Wyniki wielu badań dotyczących medytacji pokazały, że długotrwałe praktykowanie medytacji powoduje wzrost gęstości i grubości kory niektórych obszarów mózgowej. Ponadto kora mózgowa, która jest podatna na procesy starzenia, może zostać ochroniona przed istotną degeneracją na skutek praktykowania medytacji (grubość kory mózgowej mnichów znajdujących się w poważnym wieku porównywalna jest do grubości kory ludzi młodych niemedytujących). Ważne jest też to, że alteracje mózgowe są powodowane nie tylko przez długotrwałą praktykę medytacji, ale nawet przez krótkotrwałe treningi np. 30-minutowe czy 2-miesięczny MBSR (spotkania 2,5 godzinne raz w tygodniu przez 8 tygodni).
Wyniki badań dotyczące alteracji niektórych obszarów mózgowych, które pojawiają się na skutek praktykowania medytacji zaczynają nabierać już pewnej spójności. Obszary, w których zanotowano istotne zmiany dotyczą takich obszarów jak:
1) hipokamp (hippocampus), który – jak się zakłada – odgrywa kluczową rolą w ewokowaniu wielu pozytywnych skutków medytacji, bo jest zaangażowany w modulację pobudzenia i wrażliwości oraz regulacji emocji. Natomiast hipokamp nade wszystko odpowiada za zdolność do remodelowania synaps i generowania nowych neuronów a spadek jego wielkości jest odwracalny,
2) wyspa (insula), która wpływa z jednej strony na świadomość sensoryczną a z drugiej za zdolność do empatii a w dziedzinie efektywności medytacji w odczuwanie wrażeń cielesnych i świadomość własnej tożsamości. Ostatnie badania pokazują, że wyspa nie jest łatwo podatna na zmiany (wymagana jest długa praktyka medytacyjna, aby uzyskać zmiany w tym obszarze),
3) skrzyżowanie skroniowo-potyliczne (temporo-parietal junction – TPJ), która odgrywa kluczową rolę w świadomym doświadczaniu siebie (jedności siebie), rozpoznawaniu potrzeb i intencji innych osób a ponadto kultywowaniu współczucia wobec innych. TPJ może też brać udział w procesach, które uaktywniają patologiczne doświadczenia siebie takie jak depersonalizacja, odcieleśnienie czy przebywanie poza ciałem (out-of-body experiences),
4) tylna kora zakrętu obręczy tzw. stara kora (cingulate cortex – PCC) bierze udział w ocenianiu ważności pojawiających się bodźców dla podmiotu oraz ich integracji z autobiograficzną pamięcią
5) móżdżek (cerebellum) a zwłaszcza tylna jego część i tzw. robak (vermis), które odgrywają ważną rolę percepcji sensorycznej, koordynacji i kontroli ruchu, ale – co ważniejsze w procesach związanych z medytacją – w regulacji emocji i poznaniu. W konsekwencji móżdżek decyduje o zdrowym funkcjonowaniu osoby (well-being),
6) miejsce sinawe (locus coeruleus), w którym dokonuje się synteza i uwolnienie neurotransmitera noradrenaliny (norepinefryna, łac. norepinephrinum), podczas gdy szew miejsca sinawego wyzwala serotoninę. Procesy związane z noradrenaliną wiążą się z kontrolą zachowania (modulowanie pobudzenia, regulacja odpowiedzi na bodźce zewnętrzne, selektywna-szeroka uwaga), natomiast procesy związane z serotoniną z szeroką gamą regulacji nastroju i lęku.
Grupa, którą tworzą w całości hipokamp, skrzyżowanie skroniowo-potyliczne TPJ, tylna kora zakrętu obręczy PCC oraz środkowa kora przedczołowa tworzą formę sieci odpowiadającą za wytwarzanie różnych koncepcji siebie, które włączają pamiętanie o przeszłości, myślenie o przyszłości i przyjmowanie punktu widzenia drugiego człowieka. Wyniki badań dotyczących skutków medytacji, zwłaszcza mindfulness, pokazują że zwłaszcza ta grupa obszarów mózgowych decyduje o dobroczynnej skuteczności medytacji, ponieważ umożliwia istotną modyfikację koncepcji siebie.
Tak działające mechanizmy medytacji są katalizatorem procesów uczenia się, które prowadzą do poznawczej rekonstrukcji ewaluacji bodźców, a które nie są dostępne dla świadomych procesów. Medytacja wzmacnia więc wyraźnie elastyczność i zdolność rekonstrukcyjną mózgu.