瞳孔大小的秘密

袁麗娜

摘要：位于虹膜的瞳孔是光線進入眼球的必經通道，控制著光線進入的多少。從認為瞳孔大小只是源于光刺激到后來Eckhard Hess、Beattt、Tsukahara、Heitz、Joshi等人對瞳孔大小與情緒、腦力勞動、心理過程、認知能力的的聯系的探究，一步步深入發現瞳孔大小的秘密。

關鍵詞：瞳孔大小? ?情緒? ?興趣? ?認知? ?記憶? ?智力

虹膜，是位于眼角膜與晶狀體之間的一個圓盤狀薄膜結構，虹膜的中央有名為瞳孔的圓孔，這是光線進入眼睛的通道。環繞在瞳孔周圍的平滑肌為瞳孔括約肌，受動眼神經中的副交感纖維支配，在強光下或視近物時收縮，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張肌，受交感纖維支配，在弱光下或遠望時收縮，使瞳孔開大，由此起到調節進入眼睛的光線量的作用。

研究表明，一個人（尤其是女性）的瞳孔如果比正常更大就會被認為更有魅力。《肢體語言的權威》的作者Barbara Pease和Alan Pease 利用這個現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節大小，而瞳孔的大小隨年齡、人種、光線強弱、目標遠近而有所差異。新生兒的瞳孔很小，出生后三周才開始擴大，瞳孔在青年時期比中年時期大，到了老年又會縮小。近視眼瞳孔較正常水平大，而遠視眼要小。白種人較黃種人瞳孔略大。兩眼用力向一側斜視時，外轉眼瞳孔稍大于內轉眼瞳孔。睡熟時瞳孔縮小。瞳孔大小的變化多被認為是由光刺激這樣的物理刺激引起的，實質上，藥物刺激和體力勞動等也會引起瞳孔的大小變化。芝加哥大學的Eckhard Hess 教授在臨床研究中發現興奮等情緒也會引起瞳孔大小改變，比如當看到感興趣的東西的時候瞳孔會無意識地放大以看到更多。由于瞳孔是不受意識控制的，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影響人的情緒和對事物的興趣。在酒吧這樣的弱光環境下瞳孔會自動開大，所以人在酒吧里更容易對別人感興趣。Eckhard Hess曾經說過“當我們說一個人眼神柔軟、剛硬、或者溫暖時，我們大多數情況下只是在描述瞳孔的大小。”。在一個精細的研究中，他發現瞳孔的大小在非語言交流中十分重要，他繼續研究瞳孔大小時發現被試在思考問題時瞳孔都會擴大，在得出答案時瞳孔會突然收縮回正常大小。之后他又發現瞳孔的擴大程度似乎可以用來衡量有多少認知資源被使用。美國猶他州大學的研究人員就曾開發出一種眼球測謊儀，通過觀察眼球的細微變化來判斷被測者是否說謊，研究團隊的負責人、教育心理學家John Kircher在媒體采訪時表示，人在撒謊時比在說真話的時候要“多花一點心思”，會出現比如瞳孔擴大的現象。眼球追蹤測謊技術是基于人對事件的認知反應的，且瞳孔擴大是主觀意志無法操控的。

其實早在20世紀60年代起，心理學家就發現瞳孔的大小不僅與進入眼睛的光線有關，也與心理過程有關。在簡單的記憶容量測驗（Hess&Polt 1964; Kahneman&Beatty 1960 ）中，瞳孔大小精確跟蹤了記憶負荷的變化，即瞳孔隨著記憶每一項新內容的增加而擴大，隨著隨后回憶每一項內容而縮小。瞳孔的大小會在遇到困難任務時放大，在記憶研究領域中瞳孔的大小與記憶量、記憶任務的難度、記憶的準確性、刺激的新鮮程度有關聯。

此外，瞳孔的大小還可能與智力有聯系。美國佐治理工學院的Jason S.Tsukahara和同事在研究中發現瞳孔的大小和認知能力存在正相關關系。在他之前，瞳孔的擴張被推測與中樞認識過程相對應，但對于瞳孔大小與個體認知能力差異之間關系的研究并不多。瞳孔擴大發生在眼睛像暗適應過程這樣需要更多光線的時候，但大量的事實證明，瞳孔的大小發生變化的很多情況并不是都與光線有關。

加之，涉及智力活動的各種任務都會使瞳孔擴大（Beatty 1982），Tsukahara認為，在不同的人身上，瞳孔的大小與個人的認知能力有關，那些認知能力高的人的瞳孔更大。他在系統的研究后發現瞳孔的大小與工作記憶容量和流動智力差異有關（331名被試中瞳孔直徑與被認為與智力主要組成的流動智力密切相關）。通過ASL型眼動儀測量瞳孔的大小，記錄并分析數據后，Tsukahara發現在被動基線下，認知能力越強的被試瞳孔越大。

要證明瞳孔大小可被用作衡量智力努力的指標的很重要的一點是：要測量精神上的努力能否解釋這一發現。他們的研究表明，當高認知能力和低認知能力的被試從事高要求的認知任務時瞳孔大小仍然存在差異，這不排除是腦力勞動的影響，例如，隨認知負荷的增加，高認知能力和低認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在起作用。此外，從參與認知訓練研究的被試樣本中獲得基線瞳孔測量數據，明確個體在基線瞳孔測量里的可靠性有多大也十分關鍵。基于研究表明（Heitz et al 2008 ;Ahern&Beatty? 1978）：低能力個體在容易的問題上表現出更大程度的瞳孔擴大，而高能力個體在困難的問題上表現出更大程度的瞳孔擴大，Tsukahara團隊經過研究確定瞳孔基線與認知能力有關，工作記憶能力和智力對瞳孔大小的影響即使重復試驗23次仍然存在，并考慮到新奇或熟悉環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。這意味著基準瞳孔尺寸是一種可靠的衡量手段，它在同一個人的重復實驗中保持了基本一致，而且這種跟智力和記憶能力的關聯無法被年齡，性別，攝入藥物等其他無關變量所解釋。

在一篇名為“Pupil size reflects successful encoding and recll of memory In humans”（Scientific Reports? 2018）的文章中的實驗結果發現：瞳孔的放大與認知加工的準備階段同步，并且研究結果表明可以通過學習階段瞳孔大小的變化預測記憶效果。

基于以上研究結果，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，但嚴謹地來說，具有相關性并不一定就等同于有因果關系。或許瞳孔的大小和智力同時受其他某種因素的影響。

神經科學的研究表明（Joshi et al.2016）：瞳孔的大小與藍斑去甲腎上腺素系統的活動密切相關。在大腦中，去甲腎上腺素調節目標神經元對傳入信號（興奮或者抑制）更加敏感，這種神經遞質的調節對整個大腦功能連接時的強度有影響。事實上，瞳孔大小變化通常被用作藍斑活動的一個指標。換言之，可能是高水平的去甲腎上腺素信號使神經系統對信號的處理效率提高，同時也使瞳孔擴大。外顯出來就是更聰明的人對神經系統中的興奮或抑制信號更敏感。

智力與瞳孔大小的這種聯系可能還與很多因素有關，對此的研究無疑可以讓我們對“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習，是否能探究出在餐廳或者商店里怎樣水平的照明強度可以使瞳孔放大到使顧客對菜品的感興趣程度最高，神秘的催眠術是怎樣利用瞳孔大小秘密的，是否能找到更有力的證據證明瞳孔大小與智力的關系。可以說人類對瞳孔大小的探秘才剛剛開啟。

參考文獻：

[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（第3版）[M].高等教育出版社，2015.

（作者單位：[1]華中師范大學;[2]中南財經政法大學。）