Beberapa perubahan terjadi pada otak selama meditasi. Para ilmuwan telah menggunakan pencitraan resonansi magnetik, atau MRI, untuk menentukan dengan tepat bagaimana meditasi mempengaruhi otak. Karakteristik gelombang otak berubah, bagian korteks secara fisik menebal, amigdala kurang aktif, dan hipokampus menjadi lebih aktif. Dengan latihan mediasi yang teratur, beberapa dari perubahan ini tetap ada bahkan setelah keadaan meditasi ditinggalkan.
Aktivitas listrik berubah secara radikal di otak selama meditasi. Gelombang beta, pada sekitar 15 hingga 30 siklus per detik, sangat berkurang selama meditasi. Mereka terlibat dengan pemikiran logis, dialog, dan banyak jika tidak sebagian besar aktivitas kehidupan sehari-hari. Gelombang theta, di antara 4 dan 7 siklus per detik, dikaitkan dengan lamunan, kreativitas tinggi, dan kondisi meditasi. Mereka meningkat selama meditasi.
Bersepeda dengan kecepatan 7 hingga 13 siklus per detik, gelombang otak alfa muncul selama keadaan santai dan menandakan tidak adanya stres atau kecemasan. Gelombang alfa meningkat di otak selama meditasi. Karena gelombang ini berkontribusi pada kemampuan untuk mempelajari informasi baru, bermeditasi selama beberapa minggu atau bulan akan meningkatkan kemampuan praktisi untuk menyerap informasi baru.
Seseorang yang bermeditasi berada dalam keadaan yang sangat fokus, waspada, dan sangat damai. Pernapasan dan detak jantung melambat, dan tekanan darah turun. Fokus praktisi beralih ke dalam, dan ada perubahan yang sangat spesifik yang dihasilkan otak selama meditasi. Korteks, yang merupakan pusat penalaran otak tempat kesadaran diri, emosi, dan logika hidup, sebagian besar mati. Sebaliknya, bagian korteks prefrontal dan insula anterior kanan yang terlibat dengan pemrosesan informasi sensorik dan detail pencatatan secara fisik menebal karena pelebaran pembuluh darah.
Stres tidak hanya tidak menyenangkan; itu secara fisik mengubah otak dengan menyebabkan neuron hipokampus mengecil. Hippocampus adalah bagian otak yang memungkinkan memori, berkontribusi pada rasa sejahtera, dan mendukung pembelajaran. Melalui meditasi jangka panjang, pengurangan stres menghasilkan pembangunan kembali hipokampus itu sendiri. Hippocampus tidak hanya memperoleh materi otak, tetapi amigdala, bagian otak yang menangani kemarahan, kesedihan, dan kecemasan, berkurang selama meditasi. Ini memberikan tekanan ganda dan emosi yang tidak menyenangkan.
Meditasi secara harfiah memiliki kekuatan untuk menghubungkan kembali otak. Orang yang berjuang melawan depresi, memiliki masalah kemarahan, atau menderita serangan kecemasan, melalui latihan meditasi yang terfokus, dapat menciptakan kebiasaan pikiran dan perasaan yang baru dan lebih sehat dan benar-benar membentuk jalur baru di otak. Otak yang sehat juga berkontribusi pada kesehatan tubuh. Para peneliti telah mencatat bahwa orang yang berpartisipasi dalam meditasi teratur dalam jangka waktu yang lama cenderung tidak menderita gangguan kronis. Bagi mereka yang melakukannya, ketidaknyamanan diminimalkan melalui meditasi.