?

圖片來源：Pexels

?

原作 Jason S. Tsukahara, Alexander P. Burgoyne, Randall W. Engle

翻譯 許楚楚

編輯 魏瀟

?

我們的瞳孔不僅僅會對光線有所反應(yīng)，它們還能體現(xiàn)一個人的喚起（arousal）、興趣（interest）或精神耗竭（mental exhaustion）等狀態(tài)。美國聯(lián)邦調(diào)查局（Federal Bureau of Investigation，F(xiàn)BI）甚至使用瞳孔擴張程度來探測一個人是否存在欺騙行為。如今，我們在美國佐治亞理工學院（Georgia Institute of Technology）的實驗室所進行的研究表明，瞳孔基線大?。╞aseline pupil size）與個體智力的差異密切相關(guān)。從有關(guān)推理、注意力和記憶力的測試來看，一個人的瞳孔處于基線狀態(tài)時的直徑越大，他的智商就越高。事實上，通過這三項研究，我們還發(fā)現(xiàn)，在認知測試中得分最高和最低的被試之間，其瞳孔的基線尺寸差異竟大到可以直接通過肉眼觀察到。

?

這種令人驚訝的聯(lián)系，是我們在研究人們在記憶任務(wù)中所需腦力存在差異性時被發(fā)現(xiàn)的。以往，我們通常用瞳孔的擴張程度來衡量一個人在腦力勞動中的努力程度，這一觀點由心理學家 Daniel Kahneman 在 20 世紀 60-70 年代推廣普及。因此，當我們發(fā)現(xiàn)瞳孔基線大小與智力之間存在一定關(guān)系時，我們其實并不確定它的真實性，或是這一現(xiàn)象到底意味著什么。

?

出于好奇，我們從美國亞特蘭大市（Atlanta）招募了 500 多名年齡 18 到 35 歲的志愿者，展開了幾項規(guī)模更大的研究。我們用眼動儀測量了這些被試的瞳孔大小，這種設(shè)備可以利用高性能相機和電腦捕捉瞳孔和角膜反射光線，從而獲得相關(guān)數(shù)據(jù)。我們測量了參與者在休息時注視空白電腦屏幕長達 4 分鐘的瞳孔尺寸。在此期間，眼動儀一直在記錄著數(shù)據(jù)，這讓我們可以計算出每個參與者的平均瞳孔大小。

?

需要明確的一點是，瞳孔大小指的是眼睛中央黑色圓孔的直徑，它的范圍從 2 毫米到 8 毫米不等。瞳孔被稱為虹膜（iris）的彩色區(qū)域包圍著，其中，虹膜負責控制瞳孔的縮放。除此之外，由于明亮的光線會使瞳孔收縮，因此我們讓所有被試所在的實驗室都保持在一個昏暗的狀態(tài)。

?

接下來，被試們完成了一系列認知測試，這些測試旨在衡量其“流體智力”（fluid intelligence，即通過推理解決新問題的能力），“工作記憶能力”（working memory capacity，即在短時間內(nèi)記住信息的能力），和“注意力控制”（attention control，即在被干擾和被干涉的環(huán)境中集中注意力的能力）。

?

舉例來說，在注意力控制的測試環(huán)節(jié)中，被試必須忍住不去看電腦屏幕一側(cè)閃爍的加粗星號，而是迅速向相反的方向看，去識別一個英文字母。由于這個字母會在瞬間消失，所以即使參與者僅僅是對著閃爍的星號做一個短時間的掃視，也極有可能因此錯過這個字母。雖然人類已學會利用周邊視覺（peripheral vision）對看到的物體做出反應(yīng)，且這項技能曾讓我們能夠有效發(fā)現(xiàn)捕食者或獵物，但此次任務(wù)卻是要求參與者將注意力從閃爍的星號轉(zhuǎn)移到字母上。

?

我們發(fā)現(xiàn)，更大的瞳孔基線尺寸與更高的流體智力、注意力控制能力有關(guān)（也與工作記憶能力有輕微的相關(guān)性），這表明大腦和眼睛之間存在著一種奇妙的關(guān)聯(lián)。有趣的是，瞳孔大小與年齡呈負相關(guān)：年齡較大的參與者，其瞳孔往往更小、更狹窄。不過，對年齡進行標準化后，上述瞳孔大小和認知能力之間的關(guān)聯(lián)仍然存在。

?

但為什么瞳孔大小會和智力有關(guān)呢？在回答這個問題之前，我們需要了解我們的大腦中到底發(fā)生了什么。首先，瞳孔的大小與藍斑（locus coeruleus）的活動有關(guān)。藍斑是位于腦干（brain stem）上部的一個神經(jīng)核團，其與大腦的其他部分有著影響深遠的神經(jīng)連接。其次，藍斑會釋放去甲腎上腺素（norepinephrine）。去甲腎上腺素在大腦和身體中既是一種神經(jīng)遞質(zhì)，也是一種激素，它能夠調(diào)節(jié)諸如感知、注意力、學習和記憶等過程。此外，藍斑還有助于使大腦活動維持在一種井然有序的狀態(tài)下，使大腦的不同區(qū)域可以協(xié)同工作，以完成具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)和目標。藍斑的功能障礙以及由此導(dǎo)致的系統(tǒng)性大腦活動的崩潰，與多種疾病有關(guān)，其中包括阿爾茨海默?。ˋlzheimer’s disease）和注意缺陷多動障礙（attention deficit hyperactivity disorder）。事實上，這種對大腦活動的組織安排功能非常重要，以至于大腦會消耗大部分的能量用于維持其正常運行，哪怕在此期間我們什么都不做，譬如僅僅只是連續(xù)盯著空白的電腦屏幕看個幾分鐘，也是如此。

?

另外，還有這樣一種假說：在休息時瞳孔更大的人，藍斑對其大腦活動的調(diào)節(jié)能力也更強，這對認知功能和休息狀態(tài)下的大腦功能而言是件好事。當然，還需要進一步的研究來探索這種可能性，并確定為什么較大的瞳孔與更高的流體智力和注意力控制有關(guān)。但很明顯的是，事情遠不止我們眼前所見。

?

原文鏈接：

https://www.scientificamerican.com/article/pupil-size-is-a-marker-of-intelligence/


關(guān)注【深圳科普】微信公眾號，在對話框：
回復(fù)【最新活動】，了解近期科普活動
回復(fù)【科普行】，了解最新深圳科普行活動
回復(fù)【研學營】，了解最新科普研學營
回復(fù)【科普課堂】，了解最新科普課堂
回復(fù)【科普書籍】，了解最新科普書籍
回復(fù)【團體定制】，了解最新團體定制活動
回復(fù)【科普基地】，了解深圳科普基地詳情
回復(fù)【觀鳥知識】，學習觀鳥相關(guān)科普知識
回復(fù)【博物學院】，了解更多博物學院活動詳情