Twoje źrenice zmieniają rozmiar wraz z oddechem – dlaczego to nowe odkrycie jest tak ważne.
Autor: Martin Schaefer, Naukowiec podoktorski z zakresu neuronauki poznawczej i psychologii behawioralnej, Karolinska Institutet.
Streszczenie
Nowe badania pokazują, że nasze źrenice nie tylko reagują na światło czy emocje, ale także zmieniają się wraz z oddechem. Największe są podczas wydechu, a najmniejsze na początku wdechu. Ten czwarty mechanizm – „pupillary respiratory phase response” – sugeruje głębszy związek między oddechem a układem nerwowym. Choć zmiana rozmiaru źrenic wynosi jedynie ułamki milimetra, może wpływać na naszą percepcję wzrokową, przełączając się między lepszym dostrzeganiem słabych bodźców a wyostrzaniem szczegółów. Odkrycie to ma znaczenie nie tylko dla zrozumienia procesów poznawczych, ale też może otworzyć nowe możliwości diagnostyczne i badawcze w dziedzinie neurologii.
Prawdopodobnie słyszałeś powiedzenie, że oczy są zwierciadłem duszy. Okazuje się jednak, że ich powiązania sięgają dalej i łączą się także z naszym sposobem oddychania. Naukowcy od dawna badają wielkość źrenic, aby zrozumieć uwagę, emocje, a nawet stany chorobowe. Nowe badania zaskakująco wykazały jednak, że wielkość naszych źrenic zmienia się w rytmie oddechu.
Nasze źrenice nigdy nie są „zamrożone” w jednym rozmiarze; stale dostosowują się do bodźców zewnętrznych i wewnętrznych. Najbardziej oczywisty z tych czynników to ilość światła – źrenice działają wówczas jak przesłona w aparacie.
Można to łatwo sprawdzić samemu: spójrz w lustro i skieruj światło na oko, a zobaczysz, jak Twoje źrenice się zwężają. Ten proces bezpośrednio wpływa na nasz odbiór wzrokowy. Większe źrenice pomagają dostrzec słabo widoczne obiekty, zwłaszcza w obszarze widzenia peryferyjnego, podczas gdy mniejsze pozwalają lepiej wyostrzyć obraz, co przydaje się na przykład przy czytaniu.
Co więcej, ten odruch jest tak niezawodny, że lekarze wykorzystują go do oceny funkcjonowania mózgu. Jeśli źrenica nie reaguje na światło, może to oznaczać poważny problem medyczny, np. udar.
To nie tylko światło wpływa na nasze źrenice. Od dawna wiadomo też, że zwężają się one przy skupieniu wzroku na przedmiocie z bliska, a rozszerzają w odpowiedzi na wysiłek poznawczy czy pobudzenie emocjonalne.
Jak ujęła to pionierka badań nad źrenicą, Irene Loewenfeld: „Człowiek może się rumienić albo blednąć z emocji, ale jego źrenice zawsze się rozszerzają”.
Z tego powodu wielkość źrenic często wykorzystuje się w psychologii i neuronauce jako miarę wysiłku umysłowego i uwagi.
Czwarta reakcja
Przez wiele dekad naukowcy byli pewni istnienia tylko trzech rodzajów reakcji źrenic: na światło, na zmianę odległości punktu skupienia wzroku i na wysiłek poznawczy/emocje. Teraz ja i mój zespół badaczy z Instytutu Karolińskiego (Karolinska Institutet) w Sztokholmie oraz z Uniwersytetu w Groningen w Holandii potwierdziliśmy istnienie czwartego typu reakcji, związanego z oddechem.
Zjawisko, które nazwaliśmy pupillary respiratory phase response, polega na tym, że źrenice zazwyczaj są największe w trakcie wydechu, a najmniejsze na początku wdechu. W odróżnieniu od pozostałych reakcji źrenic, ta pochodzi wyłącznie z wewnątrz organizmu i zachodzi bez przerwy. Co więcej, dotyczy zarówno rozszerzania, jak i zwężania się źrenic.
W rzeczywistości istniały anegdotyczne przesłanki, że oddychanie może wpływać na wielkość źrenic, już ponad 50 lat temu. Jednak gdy przejrzeliśmy wcześniejsze badania, okazało się, że dane były co najwyżej niejednoznaczne. Biorąc pod uwagę, jak szeroko wielkość źrenic wykorzystuje się w medycynie i w badaniach naukowych, uznaliśmy za niezwykle istotne przyjrzeć się temu tematowi dokładniej.
Przeprowadziliśmy serię pięciu eksperymentów z udziałem ponad 200 uczestników, by potwierdzić, że wielkość źrenic rzeczywiście zmienia się w rytmie oddychania, i że efekt ten jest niezwykle wyraźny. W tych badaniach zapraszaliśmy uczestników do naszego laboratorium, gdzie rejestrowaliśmy rozmiar ich źrenic oraz wzorzec oddychania w trakcie odpoczynku lub wykonywania zadań przy komputerze.
W kolejnych etapach eksperymentu systematycznie zmienialiśmy wszystkie pozostałe istotne czynniki, wpływające na źrenice: oświetlenie, odległość przedmiotu do obserwacji oraz poziom wysiłku umysłowego wymaganego przez zadania. We wszystkich warunkach wpływ oddychania na źrenice pozostawał niezmienny.
Dodatkowo sprawdziliśmy, jak różne wzorce oddychania wpływają na tę reakcję. Uczestnicy oddychali wyłącznie przez nos lub usta, zmieniali tempo oddychania, zwalniając i przyspieszając oddech. We wszystkich przypadkach obserwowaliśmy ten sam schemat: źrenice były najmniejsze w momencie rozpoczęcia wdechu, a największe podczas wydechu.
Co dalej
To odkrycie zmienia nasz sposób myślenia zarówno o oddychaniu, jak i o widzeniu. Wskazuje na głębsze powiązanie między oddychaniem a układem nerwowym, niż sądzono dotychczas. Następnym ważnym pytaniem jest to, czy te subtelne zmiany wielkości źrenic wpływają na naszą percepcję wzrokową.
Zmiany te wynoszą ułamki milimetra, czyli mniej więcej tyle samo, ile reakcja źrenic na wysiłek umysłowy lub pobudzenie, choć mniej niż w odpowiedzi na światło. Teoretycznie mogą być jednak na tyle duże, by wpływać na sposób, w jaki postrzegamy świat. Istnieje możliwość, że w ramach jednego oddechu nasz wzrok przełącza się subtelnie między trybem ułatwiającym wykrywanie słabo widocznych obiektów (przy większych źrenicach) a trybem poprawiającym dostrzeganie detali (przy mniejszych źrenicach).
Ponadto, podobnie jak reakcja źrenic na światło jest stosowana jako narzędzie diagnostyczne, zmiany w powiązaniu źrenic z oddechem mogą stanowić wczesny sygnał zaburzeń neurologicznych.
Opisane badanie to część szerszego nurtu badań nad tym, jak wewnętrzne rytmy naszego ciała wpływają na percepcję. Naukowcy coraz częściej dostrzegają, że nasz mózg nie przetwarza informacji z zewnątrz w oderwaniu od reszty organizmu – integruje też sygnały płynące z wnętrza ciała. Na przykład informacje o rytmie serca i pracy żołądka również mogą wzmacniać lub hamować przetwarzanie bodźców zmysłowych.
Jeśli oddychanie wpływa na to, jak zmieniają się nasze źrenice, to czy może też kształtować sposób, w jaki postrzegamy otoczenie? To otwiera drogę do nowych badań nad tym, jak rytmy ciała wpływają na percepcję – w końcu oddech za oddechem.
Autor: Martin Schaefer, Naukowiec podoktorski z zakresu neuronauki poznawczej i psychologii behawioralnej, Karolinska Institutet.
Niniejsze streszczenie odnosi się do artykułu Your pupils change size as you breathe – here’s why this new discovery is important
Człowiek może się rumienić albo blednąć z emocji, ale jego źrenice zawsze się rozszerzają