瞳孔大小的秘密

袁麗娜

摘要：位于虹膜的瞳孔是光線進(jìn)入眼球的必經(jīng)通道，控制著光線進(jìn)入的多少。從認(rèn)為瞳孔大小只是源于光刺激到后來Eckhard Hess、Beattt、Tsukahara、Heitz、Joshi等人對(duì)瞳孔大小與情緒、腦力勞動(dòng)、心理過程、認(rèn)知能力的的聯(lián)系的探究，一步步深入發(fā)現(xiàn)瞳孔大小的秘密。

關(guān)鍵詞：瞳孔大小? ?情緒? ?興趣? ?認(rèn)知? ?記憶? ?智力

虹膜，是位于眼角膜與晶狀體之間的一個(gè)圓盤狀薄膜結(jié)構(gòu)，虹膜的中央有名為瞳孔的圓孔，這是光線進(jìn)入眼睛的通道。環(huán)繞在瞳孔周圍的平滑肌為瞳孔括約肌，受動(dòng)眼神經(jīng)中的副交感纖維支配，在強(qiáng)光下或視近物時(shí)收縮，使瞳孔縮小;排列于瞳孔括約肌外周的呈放射狀的平滑肌叫瞳孔擴(kuò)張肌，受交感纖維支配，在弱光下或遠(yuǎn)望時(shí)收縮，使瞳孔開大，由此起到調(diào)節(jié)進(jìn)入眼睛的光線量的作用。

研究表明，一個(gè)人（尤其是女性）的瞳孔如果比正常更大就會(huì)被認(rèn)為更有魅力。《肢體語言的權(quán)威》的作者Barbara Pease和Alan Pease 利用這個(gè)現(xiàn)象使露華濃品牌的一款口紅的銷量提高了45%。為何看似簡單的瞳孔大小會(huì)有生理功能之外，如此玄妙的影響呢？

正常人的瞳孔能自主調(diào)節(jié)大小，而瞳孔的大小隨年齡、人種、光線強(qiáng)弱、目標(biāo)遠(yuǎn)近而有所差異。新生兒的瞳孔很小，出生后三周才開始擴(kuò)大，瞳孔在青年時(shí)期比中年時(shí)期大，到了老年又會(huì)縮小。近視眼瞳孔較正常水平大，而遠(yuǎn)視眼要小。白種人較黃種人瞳孔略大。兩眼用力向一側(cè)斜視時(shí)，外轉(zhuǎn)眼瞳孔稍大于內(nèi)轉(zhuǎn)眼瞳孔。睡熟時(shí)瞳孔縮小。瞳孔大小的變化多被認(rèn)為是由光刺激這樣的物理刺激引起的，實(shí)質(zhì)上，藥物刺激和體力勞動(dòng)等也會(huì)引起瞳孔的大小變化。芝加哥大學(xué)的Eckhard Hess 教授在臨床研究中發(fā)現(xiàn)興奮等情緒也會(huì)引起瞳孔大小改變，比如當(dāng)看到感興趣的東西的時(shí)候瞳孔會(huì)無意識(shí)地放大以看到更多。由于瞳孔是不受意識(shí)控制的，在特定情況下由瞳孔的變化判斷人的興趣等情感的可靠性是比較高的。反之，瞳孔的大小變化也會(huì)影響人的情緒和對(duì)事物的興趣。在酒吧這樣的弱光環(huán)境下瞳孔會(huì)自動(dòng)開大，所以人在酒吧里更容易對(duì)別人感興趣。Eckhard Hess曾經(jīng)說過“當(dāng)我們說一個(gè)人眼神柔軟、剛硬、或者溫暖時(shí)，我們大多數(shù)情況下只是在描述瞳孔的大小?！薄Ｔ谝粋€(gè)精細(xì)的研究中，他發(fā)現(xiàn)瞳孔的大小在非語言交流中十分重要，他繼續(xù)研究瞳孔大小時(shí)發(fā)現(xiàn)被試在思考問題時(shí)瞳孔都會(huì)擴(kuò)大，在得出答案時(shí)瞳孔會(huì)突然收縮回正常大小。之后他又發(fā)現(xiàn)瞳孔的擴(kuò)大程度似乎可以用來衡量有多少認(rèn)知資源被使用。美國猶他州大學(xué)的研究人員就曾開發(fā)出一種眼球測謊儀，通過觀察眼球的細(xì)微變化來判斷被測者是否說謊，研究團(tuán)隊(duì)的負(fù)責(zé)人、教育心理學(xué)家John Kircher在媒體采訪時(shí)表示，人在撒謊時(shí)比在說真話的時(shí)候要“多花一點(diǎn)心思”，會(huì)出現(xiàn)比如瞳孔擴(kuò)大的現(xiàn)象。眼球追蹤測謊技術(shù)是基于人對(duì)事件的認(rèn)知反應(yīng)的，且瞳孔擴(kuò)大是主觀意志無法操控的。

其實(shí)早在20世紀(jì)60年代起，心理學(xué)家就發(fā)現(xiàn)瞳孔的大小不僅與進(jìn)入眼睛的光線有關(guān)，也與心理過程有關(guān)。在簡單的記憶容量測驗(yàn)（Hess&Polt 1964; Kahneman&Beatty 1960 ）中，瞳孔大小精確跟蹤了記憶負(fù)荷的變化，即瞳孔隨著記憶每一項(xiàng)新內(nèi)容的增加而擴(kuò)大，隨著隨后回憶每一項(xiàng)內(nèi)容而縮小。瞳孔的大小會(huì)在遇到困難任務(wù)時(shí)放大，在記憶研究領(lǐng)域中瞳孔的大小與記憶量、記憶任務(wù)的難度、記憶的準(zhǔn)確性、刺激的新鮮程度有關(guān)聯(lián)。

此外，瞳孔的大小還可能與智力有聯(lián)系。美國佐治理工學(xué)院的Jason S.Tsukahara和同事在研究中發(fā)現(xiàn)瞳孔的大小和認(rèn)知能力存在正相關(guān)關(guān)系。在他之前，瞳孔的擴(kuò)張被推測與中樞認(rèn)識(shí)過程相對(duì)應(yīng)，但對(duì)于瞳孔大小與個(gè)體認(rèn)知能力差異之間關(guān)系的研究并不多。瞳孔擴(kuò)大發(fā)生在眼睛像暗適應(yīng)過程這樣需要更多光線的時(shí)候，但大量的事實(shí)證明，瞳孔的大小發(fā)生變化的很多情況并不是都與光線有關(guān)。

加之，涉及智力活動(dòng)的各種任務(wù)都會(huì)使瞳孔擴(kuò)大（Beatty 1982），Tsukahara認(rèn)為，在不同的人身上，瞳孔的大小與個(gè)人的認(rèn)知能力有關(guān)，那些認(rèn)知能力高的人的瞳孔更大。他在系統(tǒng)的研究后發(fā)現(xiàn)瞳孔的大小與工作記憶容量和流動(dòng)智力差異有關(guān)（331名被試中瞳孔直徑與被認(rèn)為與智力主要組成的流動(dòng)智力密切相關(guān)）。通過ASL型眼動(dòng)儀測量瞳孔的大小，記錄并分析數(shù)據(jù)后，Tsukahara發(fā)現(xiàn)在被動(dòng)基線下，認(rèn)知能力越強(qiáng)的被試瞳孔越大。

要證明瞳孔大小可被用作衡量智力努力的指標(biāo)的很重要的一點(diǎn)是：要測量精神上的努力能否解釋這一發(fā)現(xiàn)。他們的研究表明，當(dāng)高認(rèn)知能力和低認(rèn)知能力的被試從事高要求的認(rèn)知任務(wù)時(shí)瞳孔大小仍然存在差異，這不排除是腦力勞動(dòng)的影響，例如，隨認(rèn)知負(fù)荷的增加，高認(rèn)知能力和低認(rèn)知能力的被試之間的差異仍然存在，因此可以推測智力活動(dòng)在起作用。此外，從參與認(rèn)知訓(xùn)練研究的被試樣本中獲得基線瞳孔測量數(shù)據(jù)，明確個(gè)體在基線瞳孔測量里的可靠性有多大也十分關(guān)鍵?；谘芯勘砻鳎℉eitz et al 2008 ;Ahern&Beatty? 1978）：低能力個(gè)體在容易的問題上表現(xiàn)出更大程度的瞳孔擴(kuò)大，而高能力個(gè)體在困難的問題上表現(xiàn)出更大程度的瞳孔擴(kuò)大，Tsukahara團(tuán)隊(duì)經(jīng)過研究確定瞳孔基線與認(rèn)知能力有關(guān)，工作記憶能力和智力對(duì)瞳孔大小的影響即使重復(fù)試驗(yàn)23次仍然存在，并考慮到新奇或熟悉環(huán)境的影響還探究了潛在的干擾變量比如藥物和種族的影響。這意味著基準(zhǔn)瞳孔尺寸是一種可靠的衡量手段，它在同一個(gè)人的重復(fù)實(shí)驗(yàn)中保持了基本一致，而且這種跟智力和記憶能力的關(guān)聯(lián)無法被年齡，性別，攝入藥物等其他無關(guān)變量所解釋。

在一篇名為“Pupil size reflects successful encoding and recll of memory In humans”（Scientific Reports? 2018）的文章中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)：瞳孔的放大與認(rèn)知加工的準(zhǔn)備階段同步，并且研究結(jié)果表明可以通過學(xué)習(xí)階段瞳孔大小的變化預(yù)測記憶效果。

基于以上研究結(jié)果，是否就可以（說明瞳孔比較大的人思維就更加活躍，更加聰明？一定程度上，是可以這樣推測，但嚴(yán)謹(jǐn)?shù)貋碚f，具有相關(guān)性并不一定就等同于有因果關(guān)系?；蛟S瞳孔的大小和智力同時(shí)受其他某種因素的影響。

神經(jīng)科學(xué)的研究表明（Joshi et al.2016）：瞳孔的大小與藍(lán)斑去甲腎上腺素系統(tǒng)的活動(dòng)密切相關(guān)。在大腦中，去甲腎上腺素調(diào)節(jié)目標(biāo)神經(jīng)元對(duì)傳入信號(hào)（興奮或者抑制）更加敏感，這種神經(jīng)遞質(zhì)的調(diào)節(jié)對(duì)整個(gè)大腦功能連接時(shí)的強(qiáng)度有影響。事實(shí)上，瞳孔大小變化通常被用作藍(lán)斑活動(dòng)的一個(gè)指標(biāo)。換言之，可能是高水平的去甲腎上腺素信號(hào)使神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)信號(hào)的處理效率提高，同時(shí)也使瞳孔擴(kuò)大。外顯出來就是更聰明的人對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)中的興奮或抑制信號(hào)更敏感。

智力與瞳孔大小的這種聯(lián)系可能還與很多因素有關(guān)，對(duì)此的研究無疑可以讓我們對(duì)“眼睛是心靈的窗戶”這句話有了更貼切的表述——瞳孔是心靈之窗，也讓我們對(duì)瞳孔的秘密的探索更加深入。在未來，我們是否能探究出光照強(qiáng)度降低到何種程度可以在確保不損害視力的前提下讓瞳孔的放大程度最利于學(xué)習(xí)，是否能探究出在餐廳或者商店里怎樣水平的照明強(qiáng)度可以使瞳孔放大到使顧客對(duì)菜品的感興趣程度最高，神秘的催眠術(shù)是怎樣利用瞳孔大小秘密的，是否能找到更有力的證據(jù)證明瞳孔大小與智力的關(guān)系。可以說人類對(duì)瞳孔大小的探秘才剛剛開啟。

參考文獻(xiàn)：

[1]Your intelligence may depend on your pupil size，BRYAN NELSON，November 22，2016

[2]The relationship between baseline pupil size and intelligence，Jason S. Tsukahara，Tyler L.Harrison，randall W.engle

[3]Pupil size reflects successful encoding and recall of memory in humans，Kucewicz.M et al 2018，Scientific Report

[4]左明雪.人體解剖生理學(xué)（第3版）[M].高等教育出版社，2015.

（作者單位：[1]華中師范大學(xué);[2]中南財(cái)經(jīng)政法大學(xué)。）