睡觉时，我们的眼睛通常是闭着的。苏黎世联邦理工学院神经元运动控制实验室的高级研究员卡罗琳-卢斯滕贝格尔、莎拉-迈斯纳和妮可-温德洛斯领导的研究小组观察到，瞳孔的大小在睡眠中不断波动。

睡眠中的瞳孔

有时瞳孔放大，有时瞳孔缩小；这些变化有时在几秒钟内发生，有时只持续几分钟。”卢斯滕贝格尔说：”这些动态变化反映了大脑的唤醒状态或负责睡眠-觉醒调节区域的大脑激活程度。”这些观察结果与之前的假设相矛盾，即睡眠期间的唤醒水平通常较低。

“相反，瞳孔大小的这些波动表明，即使在睡眠期间，大脑也会不断在较高和较低的激活水平之间交替。这些新发现证实了其他研究小组最近在啮齿动物研究中发现的人类大脑激活水平（科学界称为唤醒）的缓慢波动。ETH 研究人员的研究最近发表在《自然通讯》（Nature Communications）杂志上。

瞳孔动态不仅与不同的睡眠阶段有关

控制激活状态的大脑区域位于脑干深处。这就是为什么很难直接测量人类睡眠过程中的这些过程。现有的方法技术要求很高，而且在这种情况下尚未确立。因此，ETH 研究人员的研究以瞳孔测量为基础。众所周知，瞳孔显示人清醒时的激活状态。因此，瞳孔可以作为大脑深层区域活动的标记。

为了研究人在睡眠时瞳孔的变化，联邦理工学院的研究人员开发了一种新方法：使用一种特殊的粘合技术和透明石膏，让受试者睁眼数小时。”我们最担心的是受试者睁着眼睛无法入睡。但在黑暗的房间里，大多数人都会忘记自己的眼睛还睁着，从而进入睡眠状态，”这项研究的主要作者曼努埃尔-卡洛-多明格斯（Manuel Carro Domínguez）解释说，他是这项技术的开发者。

对数据的分析表明，瞳孔动态不仅与不同的 睡眠阶段有关，还与特定的大脑活动模式有关，如睡眠棘波和明显的深度睡眠波–这些脑电波对记忆巩固和睡眠稳定性非常重要。研究人员还发现，大脑对不同强度声音的反应取决于激活程度，而激活程度则反映在瞳孔的大小上。

激活水平的一个核心调节器是脑干中的一个小区域，称为 “小脑定位点”（locus coeruleus）。在动物身上，科学家们已经证明，这个区域对睡眠阶段和觉醒的调节非常重要。在这项研究中，瑞士联邦理工学院的研究人员无法证明瞳孔变化是否真的是由该区域直接引起的。专家们只观察到了与大脑激活程度和心脏活动有关的瞳孔变化。

在后续研究中，研究人员希望尝试用药物影响神经节的活动，以研究这对瞳孔动态有何影响。他们希望深入了解这一脑区是否真的负责在睡眠中控制瞳孔，以及激活程度的变化如何影响睡眠及其功能。

利用瞳孔动态诊断疾病

了解睡眠时的瞳孔动态还能为诊断和治疗睡眠障碍和其他疾病提供重要依据。因此，研究人员希望调查睡眠时瞳孔的变化是否能为唤醒系统的功能性紊乱提供线索。这些疾病包括失眠症、创伤后应激障碍和阿尔茨海默病等。

另一个目标是让这项技术在睡眠实验室之外也能使用，例如在医院里，它可以帮助监测昏迷病人的清醒状态，或更准确地诊断睡眠障碍。因此，瞳孔作为通往大脑的窗口，可以为睡眠医学和神经科学的新发展铺平道路。