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瞳孔会随着年龄或呼吸而变化。

撰文 | 王怡博
审校 | clefable

想象一下,64只眼睛在屏幕上跳跃、眨眼,仿佛一场超现实的视觉盛宴。

这是科学家为了研究眼睛随年龄的变化而精心制作的实验视频。这些眼睛属于不同年龄的受试者,年龄从18岁到87岁不等,其中有些人正值青春年少,有的则已步入暮年。

我们知道,人人都会贪恋年轻时的美好模样,尤其是一双美丽的眼睛,毕竟眼睛是灵魂之窗。但无奈大部分人的眼睛最终会随着年龄增长变得愈发浑浊,不论是出于心理还是视力下降的原因。我们对这些说法已经司空见惯。

然而,德国马克斯普朗克生物控制论研究所的神经科学家曼努埃尔·斯皮茨尚(Manuel Spitschan)带领的研究团队想要弄明白的是,眼睛瞳孔的扩张能力随年龄变化的情况,以及这会如何影响人们的睡眠与生活质量。相关研究已发表于《皇家学会开放科学》(Royal Society Open Science)。

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瞳孔缩小

研究者让83名受试者(包括前面视频中展示的64名受试者)在户外自然光下漫步、在室内的人工光下活动,以及对着电脑屏幕工作等,同时使用眼动追踪器捕捉他们眼球的每一个细微动作,记录他们在不同环境下的瞳孔大小。

另外,研究者也在可控的光照条件下,让所有受试者暴露于不同波长的人造光(包括红、绿、蓝和白光),而后测量瞳孔扩张的情况,以便与以往的其他研究进行比较和验证。

结果发现,随着年龄增长,瞳孔调节不同光照情况的能力会下降,每过10年,瞳孔宽度(瞳孔大小,眼睛中央黑色圆孔的直径)平均会减小约0.4毫米。这看似微小的变化,却会对我们的视觉体验产生深远的影响。因为瞳孔作为眼睛的“窗户”,光线会从这里进入眼睛,投射到视网膜上,形成我们所看到的世界。当这个“窗户”变小,进入眼睛的光线就减少了,所以在昏暗的光线下,比如夜晚看手机、在弱光环境中阅读时,年纪大的人会感到更加吃力

散点图显示了年轻受试者(18 岁,左图)和老年受试者(87 岁,右图)的瞳孔大小数据。图片来源:原论文

除了在一定程度上降低生活质量外,瞳孔随年龄缩小的现象还会影响睡眠-觉醒节律(sleep-wake-rhythm)。事实上,视网膜的光照对我们的生物钟很重要,人眼能通过感知光与暗的交替让生物钟与周围环境保持同步。因此,光线不足或明暗对比强烈会限制老年人日常生活中的反应能力,从而对睡眠-觉醒节律产生负面影响。

这项研究强调了光学设计在维持健康中的重要性,再次提醒人们在家庭和工作环境中注意照明条件,也为探索睡眠-觉醒节律提供了新的视角。



随呼吸而变

抛开年龄产生的影响,近期一项由瑞典卡罗林斯卡学院(Karolinska Institute)和荷兰格罗宁根大学(University of Groningen)联合开展的研究发现,我们的瞳孔大小竟然会随着呼吸节奏而同步变化。相关研究发表于《生理学杂志》(The Journal of Physiology)。

研究者招募了约200名受试者,并在5项实验中记录了受试者在放松或执行任务时的瞳孔大小和呼吸模式。结果发现,瞳孔大小与呼吸同步变化,且这种效应非常稳定。而且不同呼吸模式下,如鼻呼吸或口呼吸,瞳孔大小的变化模式一致:吸气开始时最小,呼气时最大

这一发现改变了我们对呼吸和视觉系统关系的认知。传统理论认为,呼吸主要受脑干呼吸中枢调控,瞳孔括约肌则由中脑动眼神经中的副交感神经纤维支配,两者似乎并无直接关联。但这项研究表明,呼吸与神经系统之间存在比之前认为的更深层次的联系。因此,在医学诊断上,正如瞳孔光反应被用作诊断工具,瞳孔大小随呼吸变化模式的改变可能是神经系统疾病的早期迹象。

这一发现为理解呼吸与神经系统之间的联系提供了新视角,并为研究身体节律如何塑造感知开辟了新的方向。

瞳孔变化虽小,却不容忽视


参考链接:
https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsos.191613
https://www.mpg.de/22094203/0619-kybe-pupil-dilation-decreases-with-age-152035-x
https://physoc.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1113/JP287205
https://theconversation.com/your-pupils-change-size-as-you-breathe-heres-why-this-new-discovery-is-important-250435

作者 环球科学

《环球科学》杂志