瞳孔大小的秘密

袁丽娜

摘要：位于虹膜的瞳孔是光线进入眼球的必经通道，控制着光线进入的多少。从认为瞳孔大小只是源于光刺激到后来Eckhard Hess、Beattt、Tsukahara、Heitz、Joshi等人对瞳孔大小与情绪、脑力劳动、心理过程、认知能力的的联系的探究，一步步深入发现瞳孔大小的秘密。

关键词：瞳孔大小   情绪   兴趣   认知   记忆   智力

虹膜，是位于眼角膜与晶状体之间的一个圆盘状薄膜结构，虹膜的中央有名为瞳孔的圆孔，这是光线进入眼睛的通道。环绕在瞳孔周围的平滑肌为瞳孔括约肌，受动眼神经中的副交感纤维支配，在强光下或视近物时收缩，使瞳孔缩小;排列于瞳孔括约肌外周的呈放射状的平滑肌叫瞳孔扩张肌，受交感纤维支配，在弱光下或远望时收缩，使瞳孔开大，由此起到调节进入眼睛的光线量的作用。

研究表明，一个人（尤其是女性）的瞳孔如果比正常更大就会被认为更有魅力。《肢体语言的权威》的作者Barbara Pease和Alan Pease 利用这个现象使露华浓品牌的一款口红的销量提高了45%。为何看似简单的瞳孔大小会有生理功能之外，如此玄妙的影响呢？

正常人的瞳孔能自主调节大小，而瞳孔的大小随年龄、人种、光线强弱、目标远近而有所差异。新生儿的瞳孔很小，出生后三周才开始扩大，瞳孔在青年时期比中年时期大，到了老年又会缩小。近视眼瞳孔较正常水平大，而远视眼要小。白种人较黄种人瞳孔略大。两眼用力向一侧斜视时，外转眼瞳孔稍大于内转眼瞳孔。睡熟时瞳孔缩小。瞳孔大小的变化多被认为是由光刺激这样的物理刺激引起的，实质上，药物刺激和体力劳动等也会引起瞳孔的大小变化。芝加哥大学的Eckhard Hess 教授在临床研究中发现兴奋等情绪也会引起瞳孔大小改变，比如当看到感兴趣的东西的时候瞳孔会无意识地放大以看到更多。由于瞳孔是不受意识控制的，在特定情况下由瞳孔的变化判断人的兴趣等情感的可靠性是比较高的。反之，瞳孔的大小變化也会影响人的情绪和对事物的兴趣。在酒吧这样的弱光环境下瞳孔会自动开大，所以人在酒吧里更容易对别人感兴趣。Eckhard Hess曾经说过“当我们说一个人眼神柔软、刚硬、或者温暖时，我们大多数情况下只是在描述瞳孔的大小。”。在一个精细的研究中，他发现瞳孔的大小在非语言交流中十分重要，他继续研究瞳孔大小时发现被试在思考问题时瞳孔都会扩大，在得出答案时瞳孔会突然收缩回正常大小。之后他又发现瞳孔的扩大程度似乎可以用来衡量有多少认知资源被使用。美国犹他州大学的研究人员就曾开发出一种眼球测谎仪，通过观察眼球的细微变化来判断被测者是否说谎，研究团队的负责人、教育心理学家John Kircher在媒体采访时表示，人在撒谎时比在说真话的时候要“多花一点心思”，会出现比如瞳孔扩大的现象。眼球追踪测谎技术是基于人对事件的认知反应的，且瞳孔扩大是主观意志无法操控的。

其实早在20世纪60年代起，心理学家就发现瞳孔的大小不仅与进入眼睛的光线有关，也与心理过程有关。在简单的记忆容量测验（Hess&Polt 1964; Kahneman&Beatty 1960 ）中，瞳孔大小精确跟踪了记忆负荷的变化，即瞳孔随着记忆每一项新内容的增加而扩大，随着随后回忆每一项内容而缩小。瞳孔的大小会在遇到困难任务时放大，在记忆研究领域中瞳孔的大小与记忆量、记忆任务的难度、记忆的准确性、刺激的新鲜程度有关联。

此外，瞳孔的大小还可能与智力有联系。美国佐治理工学院的Jason S.Tsukahara和同事在研究中发现瞳孔的大小和认知能力存在正相关关系。在他之前，瞳孔的扩张被推测与中枢认识过程相对应，但对于瞳孔大小与个体认知能力差异之间关系的研究并不多。瞳孔扩大发生在眼睛像暗适应过程这样需要更多光线的时候，但大量的事实证明，瞳孔的大小发生变化的很多情况并不是都与光线有关。

加之，涉及智力活动的各种任务都会使瞳孔扩大（Beatty 1982），Tsukahara认为，在不同的人身上，瞳孔的大小与个人的认知能力有关，那些认知能力高的人的瞳孔更大。他在系统的研究后发现瞳孔的大小与工作记忆容量和流动智力差异有关（331名被试中瞳孔直径与被认为与智力主要组成的流动智力密切相关）。通过ASL型眼动仪测量瞳孔的大小，记录并分析数据后，Tsukahara发现在被动基线下，认知能力越强的被试瞳孔越大。

要证明瞳孔大小可被用作衡量智力努力的指标的很重要的一点是：要测量精神上的努力能否解释这一发现。他们的研究表明，当高认知能力和低认知能力的被试从事高要求的认知任务时瞳孔大小仍然存在差异，这不排除是脑力劳动的影响，例如，随认知负荷的增加，高认知能力和低认知能力的被试之间的差异仍然存在，因此可以推测智力活动在起作用。此外，从参与认知训练研究的被试样本中获得基线瞳孔测量数据，明确个体在基线瞳孔测量里的可靠性有多大也十分关键。基于研究表明（Heitz et al 2008 ;Ahern&Beatty  1978）：低能力个体在容易的问题上表现出更大程度的瞳孔扩大，而高能力个体在困难的问题上表现出更大程度的瞳孔扩大，Tsukahara团队经过研究确定瞳孔基线与认知能力有关，工作记忆能力和智力对瞳孔大小的影响即使重复试验23次仍然存在，并考虑到新奇或熟悉环境的影响还探究了潜在的干扰变量比如药物和种族的影响。这意味着基准瞳孔尺寸是一种可靠的衡量手段，它在同一个人的重复实验中保持了基本一致，而且这种跟智力和记忆能力的关联无法被年龄，性别，摄入药物等其他无关变量所解释。

在一篇名为“Pupil size reflects successful encoding and recll of memory In humans”（Scientific Reports  2018）的文章中的实验结果发现：瞳孔的放大与认知加工的准备阶段同步，并且研究结果表明可以通过学习阶段瞳孔大小的变化预测记忆效果。

基于以上研究结果，是否就可以（说明瞳孔比较大的人思维就更加活跃，更加聪明？一定程度上，是可以这样推测，但严谨地来说，具有相关性并不一定就等同于有因果关系。或许瞳孔的大小和智力同时受其他某种因素的影响。

神经科学的研究表明（Joshi et al.2016）：瞳孔的大小与蓝斑去甲肾上腺素系统的活动密切相关。在大脑中，去甲肾上腺素调节目标神經元对传入信号（兴奋或者抑制）更加敏感，这种神经递质的调节对整个大脑功能连接时的强度有影响。事实上，瞳孔大小变化通常被用作蓝斑活动的一个指标。换言之，可能是高水平的去甲肾上腺素信号使神经系统对信号的处理效率提高，同时也使瞳孔扩大。外显出来就是更聪明的人对神经系统中的兴奋或抑制信号更敏感。

智力与瞳孔大小的这种联系可能还与很多因素有关，对此的研究无疑可以让我们对“眼睛是心灵的窗户”这句话有了更贴切的表述——瞳孔是心灵之窗，也让我们对瞳孔的秘密的探索更加深入。在未来，我们是否能探究出光照强度降低到何种程度可以在确保不损害视力的前提下让瞳孔的放大程度最利于学习，是否能探究出在餐厅或者商店里怎样水平的照明强度可以使瞳孔放大到使顾客对菜品的感兴趣程度最高，神秘的催眠术是怎样利用瞳孔大小秘密的，是否能找到更有力的证据证明瞳孔大小与智力的关系。可以说人类对瞳孔大小的探秘才刚刚开启。

参考文献：

[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.人体解剖生理学（第3版）[M].高等教育出版社，2015.

（作者单位：[1]华中师范大学;[2]中南财经政法大学。）