ABSTRACT

CORRESPONDING AUTHOR:
Dr Gayatri Bora,
Prof. Qtr - 22, B – Block,
Adichunchanagiri Institute of Medical Sciences (AIMS),
B.G. Nagara, Dist: Mandya,
Karnataka –571448.          
Email : g.bora11@gmail.com

HOW TO CITE THIS ARTICLE:

Gayatri Bora, Jasiya Nazir, Dr. Ravi G N. “A Comparative Study of Peak Expiratory Flow Rate & Breath Holding Time in Normal & ‘OM’ Meditators ”. Journal of Evolution of Medical and Dental Sciences 2013; Vol2, Issue 23, June 10; Page: 4111-4119.

ABSTRACT: BACKGROUND: ‘Om’ is the name or symbol of God (Ishwara, Brahman).  Either chanting  or  thinking  about  ‘Om’  is  anecdotally  reported  to  cause  a  quite  mental  state, and  improve  the  all  round  performance  of  the  brain  and  body.  OBJECTIVES:  The  study  design  aimed  to  find  the  effect  of  ‘OM  meditation’  on  Peak expiratory  flow  rate  (PEFR) &  breath  holding  time  (BHT),  among  Non-targeted  thinking (control)  &  Dhyana  (‘Om’ meditation)  groups. METHODS: Source  of  DATA: 30  healthy  male  MBBS  students  (in  the  age  group  of  18-20 years)  of  Adichunchanagiri  Institute  of  Medical  Sciences,  B.G. Nagara,  studying  1st  year MBBS,  were  included  in  the  study.  The group   was  divided  equally  into  two  sub-groups  on  a  random  basis  (each  sub-group  consisting  15  students). Each  of  these  sub-groups  was  made  to  get  familiarized  with  the  procedure.
I.  DHYANA   GROUP– performing   a   targeted   thinking   task – ‘Om’ meditation.
II. CONTROL   GROUP– performing   a   non-targeted   task, i.e.  sitting   relaxed  with  eyes closed.
              The  first  phase  of  the  recording  of  the  pulmonary  parameters  i.e. PEFR & BHT  was  done at  the  beginning  of  the  course.  The  second  phase  of  the  recording  was  done  after  two months  following  the  training.  RESULTS: The  DATA  thus  obtained  was  subjected  to  statistical  analysis  using  student  ‘t’ test &  other  relevant  statistical  tools  to  compare  the  changes  in  the  measured  parameters between  the  two groups. In   the ‘Om’ meditators, peak   expiratory flow  rate  and breath holding time were  significantly increased compared to the non meditators.
CONCLUSIONS: The  present  study  revealed  highly  significant  improvement  in  PEFR  &  Breath  Holding  Time  after  consistent  meditation  of  ‘OM’  in  experimental  group  as compared  to  control  group.  
KEYWORDS: ‘Om’ meditation; Peak expiratory flow rate (PEFR); Breath holding time (BHT).

INTRODUCTION: Mentally  chanting  ‘OM’   leads  to  a single  thought  state  &  a  subjective  feeling  of  deep  relaxation. The  utterance  of  ‘OM’ consisting  of  the  3  letters,  ‘A’,  ‘U’ & ‘M’ comes  the  whole  process  of  articulation. ‘A’ represents  the  physical  plane;  ‘U’  represents  the  mental  &  astral  plane,  the  world  of intelligent  spirit ; and ‘M’  represents  the  whole  deep-sleep  state.  This  concept  has  been  well  described  in  various Indian  scriptures. This  sound  represents  the primal  vibration  from  which  all  other  sounds &  creation  emerge. Scientific  Studies  on  ‘Om’  suggests  that  the  mental  repetition of ‘Om’  results  in psychological  alertness,  increased  sensitivity  as  well  as  synchronicity  of  certain  bio- rhythms  &  an  increased  sensitivity  to  sensory  transmission. (1,2)

             An  average  person  use  only  one-fourth  part  of  lungs  &  remaining  75%  remains  idle. In  today’s  life  of  stress, which  triggers,  many  respiratory  diseases,  the  importance  of  ‘Om’  meditation  has  come  to  be  recognized, which  not  only  has  the  therapeutic  but rehabilitation  purpose  too. It  serves  well  for  promoting relaxation,  optimal  lung function, emotional  balance  &  self-regulation  of  various  kinds. (3)

      The  meditators  showed  a  statistically  significant  increase  in  the  PEFR  &  breath holding time,  compared  to  the  control. Studies  have  observed  that  during  both  prayers  & mantras,  there  was  increase  in  the  synchronicity  of  respiratory  rhythms  when  they  were recited  6  times  a  minute. As  references  in  the  Bhagavad  Gita goes  like  this – “One who  is  engaged  in the  practice  of  concentration, uttering  the  monosyllable  “OM” (the  Brahman  or consciousness)  who  remember  it  always  will  attain  the  supreme  goal.” (1)

       In  “OM”  meditation,  the  meditators  first  concentrate  on  a picture  of  “Om”  &  then mentally  chant mantra  “OM”  effortlessly;  this  finally  leads to  a  state  devoid  of  effort focusing  &  is  characterized  by  blissful  awareness. Autonomic  &  respiratory  studies  suggest  that  there  is a  combination  of  mental alertness  with  physiological  rest  during  the  practice  of  “OM”  meditation.  Therefore,  we  have  conducted  a  study  to  see  the  effect  of  “OM” meditation  on   the  PEFR  &  BHT. (1)

METHODS: This  study  was  conducted  on  30  healthy   male  medical  students, after due written consent. This included   vegetarians  as  well  as  non-vegetarians   and   they   led   a  sedentary   lifestyle. There   is   no   history   of   any   acute   or   chronic   illness. None  of  them  were  smokers  and  gave  no  history  of  alcohol  intake. The  volunteers  were  divided into  two  sub-groups  on  a  random  basis (each  sub-group  consisting  15 students).

1. “DHYANA  GROUP” – performing  a  targeted  thinking  task – “OM”  meditation.
2. “CONTROL  GROUP” – performing  a  non – targeted  task i.e. sitting  relaxed  with  eyes closed.

                Anthropometrical   measurements  including  age,  height  &  weight  were  recorded. Further a  preliminary  clinical  examination  was carried  out  on  the  subject  to  rule  out  any  medical problems.

                The   meditators were   short – term  i.e. meditation  for  2  months. The  Dhyana  Group (having  no  earlier  experience  of  meditation)  was  given  supervised  training  for  a  duration of  30 minutes  daily  in  the  evening  hours  of  which  20 minutes  were  spent  in meditation  &  the  remaining  10 minutes  spent  in  relaxation (5 minutes  preceding  the meditation  &  5 minutes  post  meditation). The   subjects  sat in  Padmasana. Meditation involves,  concentrating  on  the  ‘OM’ symbol  for  first  few  minutes  and  then  chanting  of ‘OM’,  while  sitting  comfortably  with  eyes  closed. Whenever  the  mind  wandered  away,  it was  to  be  brought  back  to  the  visual  or  auditory  image  being  used  quietly  and persistently. This   helped   one   proceed  to  ‘Dhyana’, i.e. meditation.(1)

The  test  module  was  now  activated  and  the  subject  was  given  proper  instruction  about the  procedure  to  be  performed. The  subject , with  the  mini  Wright’s Peak  flow  meter mouth- piece  on  his  mouth  was  asked  to  breathe  in  order  to  familiarize  himself  with  the equipment. During  the  test  the  subject  was  adequately  encouraged  to  perform  at  their optimum  level  and  also  a  nose  clip  was  applied  during  the  maneuver. The  subject  was asked  to  take  a  deep  breath,  place  the  mouthpiece  of  the  flow meter  firmly  between  the teeth  and  lips  and  then  blow  out  with  a  sharp  blast. The   reading   on  the  scale  was  noted. Test  was  repeated  at  least  3  times  at  an  interval  of  5  minutes  and  the  best  (maximum) matching  result  were  considered  for  analysis.

For  the  determination   of  BHT,  the  subject  is  sited  and  is  asked  to  pinch  his  nostrils with  the  thumb  and  forefinger  and  hold  his  breath  after  a  deep  inspiration. The  time  for which  the  breath  can  be  held  is  noted  with  a  stop watch. Three   observations   are   made  at  an interval  of  5 minutes. The  highest  value  gives  the  BHT  in  seconds  for  the  subject.  

The  control  group  subjects  are  also  studied  in  control  sessions  which  are  of  the  same duration  as  the  meditation  sessions  and  similar  in  design  except  that  the  20 minutes period  is  spent  sitting  relaxed  with  eyes  closed  and  non-targeted  thinking  (instead  of meditation).Both  types  of  sessions  were  repeated  on  3  separate  days.

Two  months  following  the  training,  the  PEFR  is  recorded  in  both  the  groups  using the  Wright  Peak  flow  meter  and  the  BHT,  by  using  a  stop  watch. This   was  done  during the  morning  hours (8-9 AM). The  protocol  was  approved  by  the  institution  where  the  work  was  done  and  informed  consent  taken  from  the  subject. All  the  tests  were  carried out  at  the  same  time  of  the  day  to  avoid  the  possible  variations , because  rhythmic changes  in  the  physiological  function  were  found  to  be  associated  with  changes  in  the performance  during  this  period. The  tests  were  done  in  a  quiet  room in  order  to  alleviate the  emotional  and  psychological  stresses. During  the  tests,  a  maximum  effort  from  the subjects  was  ensured  by  adequately  motivating  them  to  perform  at  their  optimum  level.

STATISTICAL   ANALYSIS:

     The  data  thus  obtained  is  subjected  to  statistical  analysis  using  student-‘t’ test  and  other  relevant  statistical  tools  to  compare  the  changes  in  the  measured  parameters  between  the 2  Groups  and  ‘P’  less  than  0.05  were  taken  as  significant.

RESULTS: PEFR  &  BHT  were  significantly  increased  in  ‘OM’  meditators  in  comparison  to the  control  group. All  15 meditators  showed   statistically   significant   increase  in  PEFR  & BHT after  meditation  compared  to  the  control. The  mean  of  both  respiratory  parameters increased  significantly.

STUDY DESIGN:  An  Evaluation  comparative  study         

TABLE 1: Pre assessment  of  study  variables

                PEFR  is  significantly  increased  in  Group I (37.33)  when  compared  to  Group II (11.96)  with P<0.001**

Group I – Meditators,      Group II – Non- Meditators (Control)

TABLE 2: Pre assessment   of  study  variables

                BHT is  significantly  increased  in  Group I (5.00 seconds)  compared  to  Group II (0.60 seconds)  with P<0.001**

Group I – Meditators,             Group II – Non-Meditators(Control)

TABLE 3: Pearson   correlation   of   PEFR   and   BHT   in   two   groups   studied

Group I – Meditators,                  Group II – Non-Meditators(Control)

  In  ‘OM’  meditators,   post session   PEFR  was  419.33 ± 40.12 l/min  compared  to control  group  388.66 ± 59.20 l/min  and  breath holding time  was  55.64 ± 8.76 seconds, compared  to  controls  42.46 ± 5.45 seconds.
Thus  we  can see  from  this  study,  that  the  results  are  statistically  significant  with  P<0.05  and  there  is  improvement  of  both  the  respiratory  variables  PEFR  &  BHT after  consistent  practice  of  ‘OM’  meditation  in  experimental  group  as  compared  to  control  group. The  study  suggest  that  practice  of  meditation  for  only  a  short  duration  of time  showed  an  overall  improvement  in  respiratory  functions  similar  to  those  found  in more  long  term studies.

DISCUSSION: In  the  present study , normal  healthy  male  volunteers,  who  were   practicing meditation  on  the  syllable  ‘OM’  were  assessed  in  2 groups,  one  is  group I (meditators) and  the  other  group II(control). Pre meditation  recording  of  PEFR  and  BHT  were  taken  of both  the  groups  to  make  a  comparative  study  after  2 months  of  meditation  and  see  the changes  if  any. The  result  of  the  present  study  shows  an  increase  in  the  PEFR  &  BHT in  short term  ‘OM’  meditators.
     Peak expiratory flow rate  is  an  important  parameter  of  pulmonary function test  and  it reflects  mainly  the  caliber  of  the  bronchi  and  larger  bronchioles,  which  are  subjected  to reflex  bronchi  constriction. It  is  a  good  indicator  of  respiratory  efficiency  as  it  denotes  the  expiratory flow rate  during  the  peak  of  FVC. Thus,  the  flow  rate  is  a  function  of  lung  volume  rather  than  the  effort  exerted, which  is why  it  is  ‘effort – independent flow’  and  is  significantly  increased  in  ‘OM’ meditators.(4) The  stretch  receptors  reflex  decrease  the  tracheobronchial  smooth   muscle  tone  which  in  turn  decrease air resistance  and  increase  airway  caliber,  which  causes  the  lung function test  to  improve. (5)
The  increased  PEFR  can  be  explained  on  the  following  basis-  By   meditation,  the  rhythm  of  bulbo-ponto  complex  is  slowed  down and  by  voluntarily  prolonging  the  phase  of inspiration  and  expiration  the  respiratory  muscles  are  stretched  to  their  full  extent  and  the respiratory  apparatus  is  able  to  work  to  their  maximal  capacity. (6-8)
Breath holding/'voluntary apnea’  which  is  an  instructive  laboratory  exercise  is variable  for  different  individuals  depending  on  the  functional  status  of  the  lungs, development  of  respiratory  muscles,  practice,  age  and  sex. (9)
BHT  is  increased  by  ‘OM’  meditation  which  is  a part  of  Yoga  training. It  delays  the  breaking  point,  as  it  will  take  more  time  for  the  chemical  stimuli  to  increase  the  ventilatory  drive  i.e.  the  medullary  respiratory  center  to be   stimulated. Rhythmic  recitation  of  ‘OM’  can synchronize  and reinforce  inherent  cardio-respiratory  rhythms  and  modify  chemo-receptor sensitivity.  Studies  have  shown  that  there  was  an increase  in the  synchronicity  of  cardio-respiratory  rhythms  when  they  recited  6 times,  a  minute.(1,10,11)
Increased  development  of  respiratory  musculature  and  endurance  due  to  regular practice  of  ‘OM’  meditation , delays  the  onset  of  fatigue,  thus  allowing  the  breath  holding for   longer  time. Greater  lung  volume  decrease  the  frequency  and  amplitude  of  involuntary contraction  of  respiratory  muscles  there  by  lessening  the  discomfort  of  breath holding.(8,12)
It  is  well  established  that  both  PEFR  &  BHT  decreases  in  states  of  anxiety  or  stress  and  increases  during  relaxation  and  quieter  mental  state. (13) Studies  have  also  proved  that  meditators  possess  a  more  adaptive  pattern  of  stress  response  than  the  controls.  Since  the  limbic  system  contains  the  hypothalamus,  which  controls  the  ANS,  reduction  in  limbic  arousal by meditation  may  explain  how  meditation  reduces  stress  and  increases  automatic  stability  to  stress. Ultimately,  meditation  strengthens  and  enhances  the  ability  to  cope  with  stress. (1,13)
Scientific  studies  on  ‘OM’  suggest  that  there  is  a  combination  of  mental  alertness with  physiological  rest  during  the  practice  of  ‘OM’  meditation. Thus,  among  many  symbols  used,  ‘OM’  is  one  of  the fundamental  symbols  used  in  the  Yoga  tradition. (1,14,15)
Results  of  studies  conducted  to  assess  the  physiological  effects  of  different meditative  states  i.e.  meditative  focusing (Dhyana),   suggest  that  Dhyana  is  associated  with  decreased  sympathetic  activity  and  increased  vagal   tone , leading  to  rhythmic fluctuation  in  cerebral  blood flow. Hence,  correlating  finding  from  ancient  texts  with  contemporary  science can  be  useful. (14-16)
Practice  of  meditation  produce  a  relaxation  response  even  in  the  young  adult subjects  who  have  never  practiced  meditation  before,  indicating  that  meditation  reduces psychological  stress. In  our  study,  a  greater  improvement  of  the  pulmonary  parameters  was  observed  may  be  because  our  subjects  were  young,  healthy  adults (mean  age  group  being  19 yrs.).        
We  plan  to  extend  the  study  in  a  larger population  and  also  include  more parameters,  seeing  to the  popularity  of  Yoga  and  meditation. Yoga  is  indeed  becoming  an important  and  integral  part  to  de-stress  or  rather  a  ‘stress buster’  in  day-today  modern urban  life style. The  results  of  the  study  were  consistent  with  other  studies  which  were done  by  Yadav A et al.,  Upadhyay K D et al.,  Chanavirut et al. and  Bhargava M R et al.(12)

LIMITATION  OF  THE  STUDY: The  limitation  of  the  present  study  is  reduced  population  and lack  of  measurement  of  other  respiratory  parameters.

CONCLUSION: This  resultant  effect  of  ‘OM’  meditation  can  be  used  as  a  lung  strengthening  tool to  treat  many  lung  diseases  like  asthma,  allergic bronchitis,  post pneumonia  and tuberculosis  recoveries  and  many  occupational  diseases. The  results  of  this  study  and  their explanation  would  justify  the  incorporation  of  yoga  and  meditation  as  part  of  our  lifestyle  in  promoting  health  and  thereby  preventing  many  respiratory  diseases. However  it remains  to  be  assessed  whether  these  changes  persist  after  resuming  normal  respiration and  whether  long  term  practice  will  lead  to  stable  modification  of  respiratory  control.
                  
ACKNOWLEDGEMENT: The  contribution  of  Dr. K. P. Suresh,  Scientist (Biostatistics),  National  Institute  of Animal  Nutrition  &  Physiology,  Bangalore  is  gratefully  acknowledged.

REFERENCES:
1.    Sanjay Kumar, H R Nagendra, N K Manjunath, K V Naveen and Shirley Telles. Meditation on ‘OM’ – Relevance from ancient text and contemporary sciences. Int. J. Yoga, 2010 Jan-June; 3(1):2-5.
2.    Shirley Telles,  Nagarathna R,  and  Nagendra H. R.  Autonomic changes during ‘OM’ meditation. Vivekananda Kendra Yoga Research Foundation, Bangalore,   India. (Received  on  july 19, 1994)
3.    Shankarappa V,  NachalAnnamalai,  Vinutha Shankar M.S.  To  compare  peak  expiratory flow  rate  and  breath  holding  time  in  normal  and  pranayama  practitioners. Indian J.  of physiology  and  pharmacology,  vol.52,  no.5,  2008, pg. 207.
4.    Dr. Madanmohan MD,  Effect  of  yogic  practices  on  different  systems  of  human  body. Professor  and  Head,  Department  of  Physiology  and Programme Director, ACYTER, JIPMER,  Puducherry – 605 006
5.    Ankad Roopa B. , Ankad Balachandra S. ,  Herur Anita,  Patil Shailaja,  Chinagudi Surekharani,  G. V. Shashikala.  Effect  of  short  term  pranayama  and  meditation on  respiratory  parameters  in  healthy  individuals. International  journal  of  collaborative research  on  internal  medicine  and  public  health.  Vol.3,  No. 6 (June 2011)
6.    Joshi L N, Joshi V D, Gokhale L V.  Effect  of  short  term  pranayama  on  breathing  rate and  voluntary  function  of  lungs. Indian  J Physio and  pharmacol., 1992; 36(2):105-8.
7.    Makwana K,  Khirwadkar N,  Gupta HC.  Effect  of  short  term  yoga  practice  on ventilatory  function  test. Indian  J. Physio.  And  Pharmaco., 1988; 32(3):202-8.
8.    Wallace R K , Benson H , Wilson AF.  Awakeful hypometabolic  physiologic state. Am J Physio., 1991; 221(3):795-99.
9.    Lata.M. Mullar,  Shrilaxmi Bagali,  Jyoti.P. Khodnapur, Manjunath Aithala.  Role  of  Short-term  Yoga  on  pulmonary  function  of young  &  middle  aged  healthy  individuals. International  Journal  of  Bio-medical  &  Advance Research. Pg. 252-255.
10.    Mascarenhas J F,  Autonomic  responses  to  breath  holding  and  its  variation  following pranayama . Indian  J Physiol and  Pharmacol., 1988; 32(4):257-64.
11.    Karamblekar M L ,  Bhole P V  and Gharoke M V . Effect  of  yoga  training  on  vital capacity  and  breath  holding  time. Yoga Mimimsa 1972; 14(3):19-26.
12.    Shankarappa. V,  Prasanth. P,  Nachal Annamalai,  Varun Malhotra.  The short-term  effect  of Pranayama  on the Lung  Parameters.  Journal of  Clinical  &  Diagnostic  research, 2012 Feb,  Vol-6 (1):27-30.
13.    Yoga – mind – control.com
14.    Sanjay Kumar,  HR Nagendra,  KV Naveen, NK Manjunath &  Shirley Telles,  Brainstem auditory-evoked  potentials  in  two  meditative  mental  states.  International Journal of Yoga.
15.    Tells S, B.R. Raghavendra (2011).  Neurophysiological  Changes  in  Meditation  Correlated with  Description  from  the Ancients  Texts.  Biofeedback: Summer 2011, Vol.39, No.2, pp.56-59.
16.    Luciano Bernardi,  Peter Sleight,  Gabriele Bandinelli,  Simone Cencetti,  Lamberto Fattorini, Johanna Wdowezye-Szulc,  Alfonso Lagi. Effect  of  rosary  prayer and  yoga  mantras  on autonomic  cardiovascular  rhythms:  comparative  study.  BMJ Vol. 323, 22-29 dec. 2001 pg. 1446-1449.