原来睡眠时瞳孔在悄悄工作!Nat Commun研究显示瞳孔大小变化与睡眠各阶段紧密相连，还左右大脑听觉刺激反馈

原来睡眠时瞳孔在悄悄工作！Nat Commun研究显示瞳孔大小变化与睡眠各阶段紧密相连，还左右大脑听觉刺激反馈

来源：100医药网 2025-03-06 09:20

研究发现睡眠时瞳孔大小动态变化与睡眠宏观、微观结构相关，影响大脑对听觉刺激的反应，表明其可作为非侵入性指标追踪人类睡眠觉醒水平，为睡眠研究及相关应用提供新视角。

在如今这个快节奏的时代，很多人都在为生活奔波忙碌，一天下来，大家都盼望着能睡个好觉，让疲惫的身心得到充分休息。毕竟，高质量的睡眠对于我们的健康太重要了。可大家有没有想过，在我们酣睡之际，身体内部都发生了些什么呢？其实，看似平常的睡眠过程中，隐藏着许多不为人知的奥秘。

近期，发表在Nat Commun上的一项研究Pupil size reveals arousal level fluctuations in human sleep就为我们揭开了其中一个有趣的秘密 睡眠时瞳孔大小的变化，居然和我们的睡眠质量、大脑活动有着千丝万缕的联系。

一直以来，睡眠领域都是医学和神经科学的重点研究对象。以前科学家通过对动物的研究发现，觉醒水平的动态变化对维持良好的睡眠恢复能力以及记忆巩固起着关键作用。在人类睡眠中，觉醒水平的改变同样是区分健康睡眠和病理性睡眠的重要特征。但由于技术和方法的限制，想要精确追踪睡眠中觉醒水平的波动，一直是个难题。这次的研究团队另辟蹊径，他们把目光聚焦在了瞳孔大小上。因为在光线稳定的情况下，瞳孔大小能够作为反映觉醒水平的间接指标，研究人员希望通过它找到新的突破口。

图 1：实验流程

下面，我们就来深入了解一下这项研究的重要发现：

1. 睡眠中瞳孔大小和心率的变化规律：研究人员发现，在整个睡眠过程中，瞳孔大小可不是一成不变的，而是在不同睡眠阶段呈现出明显的变化趋势。当我们从清醒状态逐渐进入睡眠时，瞳孔会明显缩小，特别是到了N3和REM睡眠阶段，瞳孔直径会达到最小值。进一步分析还发现，瞳孔大小和EEG频谱斜率之间存在显著的正相关关系。这意味着，我们可以通过观察瞳孔大小的变化，在一定程度上了解觉醒水平的改变。相比之下，心率虽然在睡眠各阶段也会有所波动，但它和频谱斜率的联系并不紧密，这说明心率主要反映的是心的激活状态，和觉醒水平的关联没那么大。

2. N2睡眠阶段的生理指标联动：在N2睡眠阶段，研究人员有了意外的收获。他们发现睡眠纺锤波、瞳孔大小、心率以及K复合波似然性，这些看似独立的生理指标，竟然都呈现出慢波动的规律。具体来说，纺锤波功率和瞳孔直径的波动存在相位差，通常在纺锤波功率上升之前，瞳孔直径会比较小。而心率和K复合波似然性的波动，则和纺锤波功率的波动更为同步。这些现象充分揭示了N2睡眠中不同生理指标之间存在紧密的联系，也进一步证实了瞳孔大小变化和睡眠微结构事件之间有着密切的相关性。

3. 特定睡眠事件下的瞳孔和心率反应：研究人员还专门针对K复合波、睡眠唤醒和纺锤波簇这三种特定的N2睡眠微结构事件进行了研究，结果发现瞳孔大小和心率的反应模式各不相同。在K复合波出现之前，瞳孔会收缩，而出现之后则会扩张，与此同时，心率会呈现出先上升后下降的双相反应。当发生睡眠唤醒时，瞳孔会明显扩张，心率也会随之增加。纺锤波簇出现前，瞳孔会显著收缩，在纺锤波簇持续过程中保持较小状态，直到结束后才会逐渐恢复，心率则在纺锤波簇开始时慢慢上升，结束后仍会高于基线水平。

图 2：Sigma功率、瞳孔大小、心率和K复合波之间的关系

4. 觉醒水平对大脑反应的影响：此外，研究还探索了不同觉醒水平下大脑对听觉刺激的反应差异。结果显示，在睡眠中给予听觉刺激，会引起瞳孔的反应。而且在不同的觉醒基线水平下，大脑对听觉刺激的反应大不相同。在小瞳孔基线条件下，也就是低觉醒水平时，听觉刺激能更有效地增强Delta和Sigma功率。这表明在低觉醒水平的状态下，大脑可能更容易对听觉刺激产生这些反应，从而对睡眠起到积极作用。

图 3：瞳孔和EEG对听觉刺激的反应

图 4：不同瞳孔大小基线时EEG对听觉刺激的反应

总的来说，这项研究通过监测睡眠时的瞳孔大小，为我们深入了解睡眠过程中觉醒水平的波动提供了宝贵的依据。研究发现，瞳孔大小的动态变化与睡眠的宏观和微观结构紧密相连，还能预测大脑对听觉刺激的反应。这一研究成果让我们对睡眠的奥秘有了更进一步的认识，为后续的睡眠研究和相关疾病的治疗指明了新的方向。说不定在未来，医生可以借助对瞳孔大小的监测，更地评估人们的睡眠状况，并采取相应的干预措施，帮助大家改善睡眠质量，让每个人都能拥有更健康的生活。（100yiyao.com）

参考文献：

Carro-Dom nguez M, Huwiler S, Oberlin S, et al. Pupil size reveals arousal level fluctuations in human sleep.Nat Commun. 2025;16(1):2070. Published 2025 Feb 28. doi:10.1038/s41467-025-57289-5

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