Cultivation of mindfulness, the nonjudgmental awareness of experiences in the present moment, produces beneficial effects on well-being and ameliorates psychiatric and stress-related symptoms. Mindfulness meditation has therefore increasingly been incorporated into psychotherapeutic interventions. Although the number of publications in the field has sharply increased over the last two decades, there is a paucity of theoretical reviews that integrate the existing literature into a comprehensive theoretical framework. In this article, we explore several components through which mindfulness meditation exerts its effects: (a) attention regulation, (b) body awareness, (c) emotion regulation (including reappraisal and exposure, extinction, and reconsolidation), and (d) change in perspective on the self. Recent empirical research, including practitioners’ self-reports and experimental data, provides evidence supporting these mechanisms. Functional and structural neuroimaging studies have begun to explore the neuroscientific processes underlying these components. Evidence suggests that mindfulness practice is associated with neuroplastic changes in the anterior cingulate cortex, insula, temporo-parietal junction, fronto-limbic network, and default mode network structures. The authors suggest that the mechanisms described here work synergistically, establishing a process of enhanced self-regulation. Differentiating between these components seems useful to guide future basic research and to specifically target areas of development in the treatment of psychological disorders.

Therapeutic interventions that incorporate training in mindfulness meditation have become increasingly popular, but to date little is known about neural mechanisms associated with these interventions. Mindfulness-Based Stress Reduction (MBSR), one of the most widely used mindfulness training programs, has been reported to produce positive effects on psychological well-being and to ameliorate symptoms of a number of disorders. Here, we report a controlled longitudinal study to investigate pre-post changes in brain gray matter concentration attributable to participation in an MBSR program. Anatomical magnetic resonance (MR) images from 16 healthy, meditation-naïve participants were obtained before and after they underwent the 8-week program. Changes in gray matter concentration were investigated using voxel-based morphometry, and compared with a waiting list control group of 17 individuals. Analyses in a priori regions of interest confirmed increases in gray matter concentration within the left hippocampus. Whole brain analyses identified increases in the posterior cingulate cortex, the temporo-parietal junction, and the cerebellum in the MBSR group compared with the controls. The results suggest that participation in MBSR is associated with changes in gray matter concentration in brain regions involved in learning and memory processes, emotion regulation, self-referential processing, and perspective taking.

Stress has significant adverse effects on health and is a risk factor for many illnesses. Neurobiological studies have implicated the amygdala as a brain structure crucial in stress responses. Whereas hyperactive amygdala function is often observed during stress conditions, cross-sectional reports of differences in gray matter structure have been less consistent. We conducted a longitudinal MRI study to investigate the relationship between changes in perceived stress with changes in amygdala gray matter density following a stress-reduction intervention. Stressed but otherwise healthy individuals (N = 26) participated in an 8-week mindfulness-based stress reduction intervention. Perceived stress was rated on the perceived stress scale (PSS) and anatomical MR images were acquired pre- and post-intervention. PSS change was used as the predictive regressor for changes in gray matter density within the bilateral amygdalae. Following the intervention, participants reported significantly reduced perceived stress. Reductions in perceived stress correlated positively with decreases in right basolateral amygdala gray matter density. Whereas prior studies found gray matter modifications resulting from acquisition of abstract information, motor and language skills, this study demonstrates that neuroplastic changes are associated with improvements in a psychological state variable.

Mindfulness meditators practice the non-judgmental observation of the ongoing stream of internal experiences as they arise. Using voxel-based morphometry, this study investigated MRI brain images of 20 mindfulness (Vipassana) meditators (mean practice 8.6 years; 2 h daily) and compared the regional gray matter concentration to that of non-meditators matched for sex, age, education and handedness. Meditators were predicted to show greater gray matter concentration in regions that are typically activated during meditation. Results confirmed greater gray matter concentration for meditators in the right anterior insula, which is involved in interoceptive awareness. This group difference presumably reflects the training of bodily awareness during mindfulness meditation. Furthermore, meditators had greater gray matter concentration in the left inferior temporal gyrus and right hippocampus. Both regions have previously been found to be involved in meditation. The mean value of gray matter concentration in the left inferior temporal gyrus was predictable by the amount of meditation training, corroborating the assumption of a causal impact of meditation training on gray matter concentration in this region. Results suggest that meditation practice is associated with structural differences in regions that are typically activated during meditation and in regions that are relevant for the task of meditation.

This study investigated differences in brain activation during meditation between meditators and non-meditators. Fifteen Vipassana meditators (mean practice: 7.9 years, 2 h daily) and fifteen non-meditators, matched for sex, age, education, and handedness, participated in a block-design fMRI study that included mindfulness of breathing and mental arithmetic conditions. For the meditation condition (contrasted to arithmetic), meditators showed stronger activations in the rostral anterior cingulate cortex and the dorsal medial prefrontal cortex bilaterally, compared to controls. Greater rostral anterior cingulate cortex activation in meditators may reflect stronger processing of distracting events. The increased activation in the medial prefrontal cortex may reflect that meditators are stronger engaged in emotional processing.

In light of a growing interest in contemplative practices such as meditation, the emerging field of contemplative science has been challenged to describe and objectively measure how these practices affect health and well-being. While “mindfulness” itself has been proposed as a measurable outcome of contemplative practices, this concept encompasses multiple components, some of which, as we review here, may be better characterized as equanimity. Equanimity can be defined as an even-minded mental state or dispositional tendency toward all experiences or objects, regardless of their origin or their affective valence (pleasant, unpleasant, or neutral). In this article, we propose that equanimity be used as an outcome measure in contemplative research. We first define and discuss the inter-relationship between mindfulness and equanimity from the perspectives of both classical Buddhism and modern psychology and present existing meditation techniques for cultivating equanimity. We then review psychological, physiological, and neuroimaging methods that have been used to assess equanimity either directly or indirectly. In conclusion, we propose that equanimity captures potentially the most important psychological element in the improvement of well-being, and therefore should be a focus in future research studies.

Mindfulness training aims to impact emotion regulation. Generalized anxiety disorder (GAD) symptoms can be successfully addressed through mindfulness-based interventions. This preliminary study is the first to investigate neural mechanisms of symptom improvements in GAD following mindfulness training. Furthermore, we compared brain activation between GAD patients and healthy participants at baseline. 26 patients with a current DSM-IV GAD diagnosis were randomized to an 8-week Mindfulness Based Stress Reduction (MBSR, N = 15) or a stress management education (SME, N = 11) active control program. 26 healthy participants were included for baseline comparisons. BOLD response was assessed with fMRI during affect labeling of angry and neutral facial expressions. At baseline, GAD patients showed higher amygdala activation than healthy participants in response to neutral, but not angry faces, suggesting that ambiguous stimuli reveal stronger reactivity in GAD patients. In patients, amygdala activation in response to neutral faces decreased following both interventions. BOLD response in ventrolateral prefrontal regions (VLPFC) showed greater increase in MBSR than SME participants. Functional connectivity between amygdala and PFC regions increased significantly pre- to post-intervention within the MBSR, but not SME group. Both, change in VLPFC activation and amygdala-prefrontal connectivity were correlated with change in Beck Anxiety Inventory (BAI) scores, suggesting clinical relevance of these changes. Amygdala-prefrontal connectivity turned from negative coupling (typically seen in down-regulation of emotions), to positive coupling; potentially suggesting a unique mechanism of mindfulness. Findings suggest that in GAD, mindfulness training leads to changes in fronto-limbic areas crucial for the regulation of emotion; these changes correspond with reported symptom improvements.

Pain can be modulated by several cognitive techniques, typically involving increased cognitive control and decreased sensory processing. Recently, it has been demonstrated that pain can also be attenuated by mindfulness. Here, we investigate the underlying brain mechanisms by which the state of mindfulness reduces pain. Mindfulness practitioners and controls received unpleasant electric stimuli in the functional magnetic resonance imaging scanner during a mindfulness and a control condition. Mindfulness practitioners, but not controls, were able to reduce pain unpleasantness by 22% and anticipatory anxiety by 29% during a mindful state. In the brain, this reduction was associated with decreased activation in the lateral prefrontal cortex and increased activation in the right posterior insula during stimulation and increased rostral anterior cingulate cortex activation during the anticipation of pain. These findings reveal a unique mechanism of pain modulation, comprising increased sensory processing and decreased cognitive control, and are in sharp contrast to established pain modulation mechanisms.

Abstract Theoretical accounts posit that mindfulness promotes proenvironmental behavior. While this claim is supported by correlational findings, past intervention studies provided no evidence that enhancing mindfulness increases self-report measures of proenvironmental behavior. Here, we tested whether a 31-day mindfulness intervention strengthens preferences for proenvironmental outcomes with decision tasks involving real conflict between participants’ selfish interests and beneficial consequences for the environment. To unravel the psychological mechanisms underlying the impact of mindfulness on proenvironmental behavior, we assessed the impact of mindfulness training on prosociality and future orientation. Contrary to our hypotheses, the mindfulness intervention reduced instead of increased preferences for proenvironmental and prosocial outcomes, whereas no effects were observed on future orientation. Baseline preferences for proenvironmental and prosocial outcomes (and the intervention effects on them) were correlated, providing empirical evidence for a link between proenvironmental behavior and prosociality. Together, the current data suggest that the relationship between mindfulness and proenvironmental behavior as well as prosociality may be more complicated than assumed in the literature.