本文來(lái)自微信公眾號：科研圈（ID：keyanquan），作者：Jason S. Tsukahara、Alexander P. Burgoyne、Randall W. Engle，翻譯：許楚楚，編輯：魏瀟，原文標題：《瞳孔越大，智力越高：眼睛與大腦的關(guān)系比你想象中復雜》，題圖來(lái)自：unsplash
我們的瞳孔不僅僅會(huì )對光線(xiàn)有所反應，它們還能體現一個(gè)人的喚起（arousal）、興趣（interest）或精神耗竭（mental exhaustion）等狀態(tài)。美國聯(lián)邦調查局（Federal Bureau of Investigation，FBI）甚至使用瞳孔擴張程度來(lái)探測一個(gè)人是否存在欺騙行為。
如今，我們在美國佐治亞理工學(xué)院（Georgia Institute of Technology）的實(shí)驗室所進(jìn)行的研究表明，瞳孔基線(xiàn)大小（baseline pupil size）與個(gè)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(lái)看，一個(gè)人的瞳孔處于基線(xiàn)狀態(tài)時(shí)的直徑越大，他的智商就越高。事實(shí)上，通過(guò)這三項研究，我們還發(fā)現，在認知測試中得分最高和最低的被試之間，其瞳孔的基線(xiàn)尺寸差異竟大到可以直接通過(guò)肉眼觀(guān)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(shí)被發(fā)現的。以往，我們通常用瞳孔的擴張程度來(lái)衡量一個(gè)人在腦力勞動(dòng)中的努力程度，這一觀(guān)點(diǎn)由心理學(xué)家 Daniel Kahneman 在 20 世紀 60-70 年代推廣普及。因此，當我們發(fā)現瞳孔基線(xiàn)大小與智力之間存在一定關(guān)系時(shí)，我們其實(shí)并不確定它的真實(shí)性，或是這一現象到底意味著(zhù)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(kāi)了幾項規模更大的研究。我們用眼動(dòng)儀測量了這些被試的瞳孔大小，這種設備可以利用高性能相機和電腦捕捉瞳孔和角膜反射光線(xiàn)，從而獲得相關(guān)數據。我們測量了參與者在休息時(shí)注視空白電腦屏幕長(cháng)達 4 分鐘的瞳孔尺寸。在此期間，眼動(dòng)儀一直在記錄著(zhù)數據，這讓我們可以計算出每個(gè)參與者的平均瞳孔大小。
需要明確的一點(diǎn)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(chēng)為虹膜（iris）的彩色區域包圍著(zhù)，其中，虹膜負責控制瞳孔的縮放。除此之外，由于明亮的光線(xiàn)會(huì )使瞳孔收縮，因此我們讓所有被試所在的實(shí)驗室都保持在一個(gè)昏暗的狀態(tài)。
接下來(lái)，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(guò)推理解決新問(wèn)題的能力），“工作記憶能力”（working memory capacity，即在短時(shí)間內記住信息的能力），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(lái)說(shuō)，在注意力控制的測試環(huán)節中，被試必須忍住不去看電腦屏幕一側閃爍的加粗星號，而是迅速向相反的方向看，去識別一個(gè)英文字母。由于這個(gè)字母會(huì )在瞬間消失，所以即使參與者僅僅是對著(zhù)閃爍的星號做一個(gè)短時(shí)間的掃視，也極有可能因此錯過(guò)這個(gè)字母。雖然人類(lèi)已學(xué)會(huì )利用周邊視覺(jué)（peripheral vision）對看到的物體做出反應，且這項技能曾讓我們能夠有效發(fā)現捕食者或獵物，但此次任務(wù)卻是要求參與者將注意力從閃爍的星號轉移到字母上。
我們發(fā)現，更大的瞳孔基線(xiàn)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(zhù)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(guò)，對年齡進(jìn)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(huì )和智力有關(guān)呢？在回答這個(gè)問(wèn)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(dòng)有關(guān)。藍斑是位于腦干（brain stem）上部的一個(gè)神經(jīng)核團，其與大腦的其他部分有著(zhù)影響深遠的神經(jīng)連接。
其次，藍斑會(huì )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，它能夠調節諸如感知、注意力、學(xué)習和記憶等過(guò)程。此外，藍斑還有助于使大腦活動(dòng)維持在一種井然有序的狀態(tài)下，使大腦的不同區域可以協(xié)同工作，以完成具有挑戰性的任務(wù)和目標。藍斑的功能障礙以及由此導致的系統性大腦活動(dòng)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(dòng)障礙（attention deficit hyperactivity disorder）。事實(shí)上，這種對大腦活動(dòng)的組織安排功能非常重要，以至于大腦會(huì )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，譬如僅僅只是連續盯著(zhù)空白的電腦屏幕看個(gè)幾分鐘，也是如此。
另外，還有這樣一種假說(shuō)：在休息時(shí)瞳孔更大的人，藍斑對其大腦活動(dòng)的調節能力也更強，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(jìn)一步的研究來(lái)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(jiàn)。
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