2020年5月8日

我们的瞳孔随着环境的节奏而移动

德国灵长类动物研究中心(DPZ)

当我们发现一些特别美丽或令人印象深刻的东西时，我们真的会睁大眼睛:我们的瞳孔会放大。瞳孔控制着有多少光进入眼睛并落在视网膜上。当光线充足时，瞳孔收缩;当光线很少时，它又会打开。来自德国灵长类动物研究中心(DPZ)莱布尼茨灵长类动物研究所和欧洲神经科学研究所Göttingen的神经科学家现在在对人类和恒河猴的研究中发现，瞳孔的运动不仅受到射光量的反射性控制，而且在无意识中也受到我们的思想的控制。因此，瞳孔可以跟随环境中出现的节奏。这样，瞳孔的开口就能最佳地适应我们的环境，从而增强感知能力。这项研究发表在神经科学杂志．

我们的感官印象环境通常是有节奏的，不仅在我们听到的时候，而且在我们看到的时候。例如，一辆路过的救护车的蓝色灯光每分钟闪烁120次。我们也会无意识地对环境中的视觉事件做出反应，这些事件可以被我们的感官记录为有规律的模式。例如，从这些模式中，我们的大脑可以推断出下一道蓝光何时会照射到眼睛，并做好准备。

影响视力的一个重要因素是瞳孔直径的调节。较小的瞳孔提供更清晰的图像，而较大的瞳孔允许更多的光线到达视网膜，这使得即使是微弱的刺激也更有可能被处理。瞳孔直径由瞳孔反射控制，它自动地，也就是说，在我们不知情或无意的情况下，调整瞳孔肌肉以适应光线的入射。但并不是所有相关的环境信息都包含在入射光的数量中。因此，大脑需要计算，这超出了考虑所有可用信息的反射能力。这项由德国研究基金会(DFG)资助的研究的目的是找出瞳孔动态是否以及在多大程度上是完全自动控制的，还是也受到环境中更复杂的节奏的影响。

在调查中，两名男性的瞳孔运动恒河猴(猕猴)和几名男女测试对象使用高速摄像机进行测量，同时以2赫兹的时间频率向受试者展示一系列人脸图像。图像之间显示了一个黑色背景。背景和图像的交替使瞳孔随着图像的节奏而扩张和收缩。在实验过程中，图像的顺序被操纵了——它们被成对地分组，以便一个特定的图像总是跟着另一个特定的图像。因此，瞳孔会对两种节奏做出反应:一种是快节奏(2赫兹)，这是由图像和背景的交替引起的，另一种是快节奏的一半(1赫兹)，这是由图像成对排列引起的。光对的顺序不是由光本身给出的，因此需要在大脑中对环境节奏进行额外的计算。由于所有图片中的面部亮度以及“停顿”中的黑暗背景保持不变，但图片的排列有所变化，因此可以得出关于这一额外计算对瞳孔动态的影响的结论。

除了结构化的序列外，还显示了具有相同频率(2赫兹)的随机排列的图像。在相同的图像频率下，对结构化和非结构化图像序列的结果进行比较表明，在研究的两个物种中，瞳孔不仅遵循与光相关的图像节奏，而且还遵循更复杂的图像节奏。瞳孔以缓慢(一赫兹)的节奏运动可以使瞳孔打开的时间更长，就好像一对眼睛不应该被眼睛的闭合所打断学生．这使得更多的光可以到达视网膜。“因此，环境中包含的额外信息补充了已经通过事件到达视网膜的信息光初级研究小组“知觉与可塑性”的负责人卡斯帕·施维德瑞克说。此外，该研究能够表明，这有助于提高感知能力，即使测试对象没有意识到有一个节奏在环境方面。Schwiedrzik补充说:“因此，瞳孔控制并不纯粹是反射性的，它也受到我们无意识思想的影响。”