Wyniki badań dotyczące aktywności niektórych obszarów mózgu uruchamianych podczas różnych technik medytacji oraz długofalowych efektów uzyskiwanych po dłuższym ich praktykowaniu są zbieżne i na ich podstawie tworzone są wstępne modele funkcjonowania mózgu. Badając różne elementy aktywności mózgu podczas medytacji na podstawie osiągniętych rezultatów opracowano 4 wymiarowy model ludzkiej świadomości:
1) aktywacja (activation) czyli zdolność organizmu do interakcji ze środowiskiem fizycznym i społecznym – kontinuum od niskiego pobudzenia, relaksacji i inercji po pobudzenie i gotowość do podjęcia walki lub ucieczki,
2) zasięg świadomości (awareness span) czyli zawartość świadomych procesów dostępna podmiotowi aktualnie, ale pojawiająca się w procesach post hoc – od wąskiego zakresu ograniczonego do jednego elementu doświadczenia, poprzez ograniczoną do szerokiej (widzenie wszystkiego w jednym – np. kontemplacja),
3) samoświadomość (self-awareness) dotycząca wszystkiego, co podmiot określa jako „moje” – zawiera gradacje od wchłonięcia (całkowite zapomnienie o sobie) po egzaltację (wszystko jest jednym, obecnych szczególnie w doświadczeniach mistycznych,
4) dynamika sensoryczna (sensory dynamics) obecna w subiektywnej świadomości – kontinuum od zredukowanej (wysoki prób wrażliwości, niska reaktywność) po nasiloną (niski prób wrażliwości, wysoka reaktywność).
Przegląd neurologicznych efektów medytacji wskazuje na znaczną niezgodność między wynikami badań, która najprawdopodobniej wiąże się z brakiem standaryzowanych modeli dla oceny skutków medytacji, różnorodnością typów eksplorowanych praktyk i brakami metodologicznymi i technicznymi wczesnych studiów. Szeroka paleta stosowanych w badaniach technik medytacji prowadzi do uzyskiwania różnorodnych efektów psychologicznych, które z kolei wiążą się z różnymi zmianami psychobiologicznymi.
Wyniki badań z zakresu EEG charakteryzują się stosunkowo wysoką spójnością i pokazują, ze medytacja wiąże się ze wzrostami zespołów fal theta i alfy oraz spadkiem całkowitej częstotliwości elektrycznej. Zaczynają pojawić się i dynamizować badania dotyczące spójności i wzrostów amplitudy fal gamma. Wyniki badań z zakresu neuroobrazowania zaczynają nabierać coraz większej spójności pod względem lokalizacji obszarów mózgu, które aktywują się w czasie procesów medytacji (głównie czołowym i przedczołowymi).
Przegląd badań ujawnił, że wbrew temu co się potocznie sądzi, że medytacja pod względem zmniejszonego pobudzenia zdaje się być podobna do stanów odpoczynku, relaksu albo snu, medytacja jest stanem, który świadomie kultywowany przygotowuje praktykującego do kontemplacji, uważności i analityczności. Kiedy w tym stanie zrelaksowanej czujności, intuicyjne funkcje prawej półkuli mózgu i racjonalne lewej półkuli są wzmacniane poprzez procesy synchronizacji hemisferycznej oraz prowadzą do wzmocnienia procesów uczenia się, wzrostu i zmiany.
Postępujące badania z zakresu neuroplastyczności zachęcają klinicystów do postrzegania medytacji jako metody leczenia, która przynosi potencjalne długotrwałe korzyści. Pozytywna estymacja efektywności medytacji daje asumpt do pewnych przesunięć w paradygmacie zachodnich nauk dotyczących zdrowia, by bardziej skoncentrować na pozytywnych oddziaływaniach, niż skupiać się głównie na chorobie i patologii. To przesunięcie paradygmatu torowane jest od lat przez wielu badaczy, którzy promują takie pojęcia, takie jak rozwój, elastyczność i pomyślność (ang. well-being). Badacze ci – patrząc na wyniki badań dotyczących skutków medytacji – twierdzą, że nie jest prawdą, że szczęście jest ubocznym produktem pozytywnych okoliczności, ale może być umiejętnością, którą można samemu wyćwiczyć.