一项新研究发现，睡眠期间瞳孔大小会不断波动，反映了大脑激活水平的变化。研究人员开发了一种新方法，使受试者在睡眠时保持眼睛睁开，从而在不干扰睡眠的情况下监测这些动态变化。研究发现，瞳孔变化与睡眠阶段、脑波以及对声音的反应性相关，表明即使在休息时，大脑仍保持高度活跃。这一发现可能为诊断和治疗睡眠障碍及其他神经系统疾病提供新方法。

关键发现

• 瞳孔波动：睡眠期间瞳孔大小变化反映大脑激活水平。

• 与睡眠阶段相关：瞳孔动态与深度睡眠波和记忆相关脑活动相关。

• 潜在诊断工具：追踪瞳孔变化可能有助于诊断睡眠障碍和神经系统疾病。

• 来源：苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）

研究背景

通常，我们在睡觉时眼睛是闭着的。然而，苏黎世联邦理工学院神经运动控制实验室的研究团队发现，睡眠期间瞳孔大小会不断波动。这些波动有时在几秒内发生，有时则持续数分钟。研究负责人Caroline Lustenberger表示：“这些动态反映了大脑激活水平的变化，尤其是在调节睡眠-觉醒的脑区。”

研究方法

研究人员开发了一种新方法，通过特殊的粘合技术和透明贴片，使受试者在睡眠时保持眼睛睁开数小时。研究主要作者Manuel Carro Domínguez解释说：“我们的主要担忧是受试者无法在睁眼状态下入睡。但在黑暗环境中，大多数人会忘记眼睛是睁开的，从而能够正常入睡。”

研究发现

数据分析显示，瞳孔动态不仅与不同睡眠阶段相关，还与特定的脑活动模式（如睡眠纺锤波和深度睡眠波）相关。这些脑波对记忆巩固和睡眠稳定性至关重要。此外，研究人员发现，大脑对声音的反应强度取决于激活水平，而这一水平通过瞳孔大小反映出来。

潜在应用

理解睡眠期间的瞳孔动态可能为诊断和治疗睡眠障碍及其他疾病提供重要线索。研究人员计划进一步研究瞳孔变化是否可以作为唤醒系统功能障碍的指标，例如失眠、创伤后应激障碍和阿尔茨海默病。此外，他们希望将这项技术应用于医院，帮助监测昏迷患者的觉醒状态或更准确地诊断睡眠障碍。

未来研究方向

研究人员计划通过药物干预影响蓝斑核（locus coeruleus）的活动，以研究其对瞳孔动态的影响。他们希望确定这一脑区是否确实控制睡眠期间的瞳孔变化，以及激活水平的变化如何影响睡眠及其功能。

研究意义

这项研究揭示了瞳孔作为大脑活动窗口的潜力，为睡眠医学和神经科学开辟了新的研究方向。通过追踪瞳孔动态，未来可能开发出更精准的睡眠障碍诊断工具，并为神经系统疾病的治疗提供新思路。

关于本研究

• 作者：Marianne Lucien

• 来源：苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）

• 联系人：Marianne Lucien – ETH Zurich

• 原始研究：开放获取。“Pupil size reveals arousal level fluctuations in human sleep” by Sarah Meissner et al. Nature Communications

摘要

动物研究揭示了唤醒水平的复杂动态，这对维持适当的睡眠弹性和记忆巩固至关重要。在人类中，唤醒水平的变化被认为是健康睡眠和病理性睡眠的决定性特征，但追踪这些波动在方法上具有挑战性。本研究通过安全地使右眼在夜间睡眠期间保持睁开，测量瞳孔大小（唤醒水平的已知指标），并测试瞳孔大小是否影响对听觉刺激的皮质反应。结果显示，瞳孔动态随重要睡眠事件的变化而变化，特别是在不同时间尺度上。此外，研究发现听觉刺激前的瞳孔大小会影响诱发反应，尤其是在δ波功率方面，这是睡眠恢复和再生功能的标志。记录瞳孔动态为唤醒水平与睡眠振荡之间的相互作用提供了新的见解。