Когда люди бодрствуют, их зрачки регулярно меняются в размерах. Эти изменения имеют смысл, например, отражая переключение внимания или бдительности. Исследователи, опубликовавшие статью в журнале Current Biology от 18 января, обнаружили в исследованиях на мышах, что размер зрачков также колеблется во время сна. Они также показывают, что размер зрачка является надежным индикатором состояния сна.
«Мы обнаружили, что размер зрачка ритмично колеблется во время сна», - говорит Даниэль Хубер из Женевского университета в Швейцарии. «Интересно, что эти колебания зрачков настолько точно следуют активности мозга, связанной со сном, что могут с высокой точностью указывать точную стадию сна - чем меньше зрачок, тем глубже сон."
Изучение размера зрачка всегда было сложной задачей по очевидной причине: люди и животные обычно спят с закрытыми глазами. Хубер говорит, что он и его коллеги были вдохновлены на изучение размера зрачков во сне после того, как обнаружили, что их лабораторные мыши иногда спят с открытыми глазами. Они знали, что размер зрачка сильно меняется во время бодрствования. Что, недоумевали они, случилось во сне?
Чтобы исследовать этот вопрос, они разработали новую оптическую систему слежения за зрачками мышей. Устройство включает в себя инфракрасный источник света, расположенный близко к голове животного. Этот невидимый свет проходит через череп и мозг, освещая заднюю часть глаза. Когда глаза фотографируются инфракрасной камерой, зрачки выглядят как яркие круги. Благодаря этому новому методу стало возможным точно отслеживать изменения размера зрачка, особенно когда животные дремали естественным образом с открытыми веками.
Их изображения показывают, что зрачки мыши ритмично колеблются во время сна и что эти колебания вовсе не случайны; они коррелируют с изменениями в состояниях сна.
Дальнейшие эксперименты показали, что изменение размера зрачка - это не просто пассивное явление. Они активно контролируются парасимпатической вегетативной нервной системой. Данные свидетельствуют о том, что, по крайней мере, у мышей зрачки сужаются в глубоком сне, чтобы защитить животных от пробуждения от внезапной вспышки света.
«Распространенное высказывание о том, что «глаза - зеркало души», может быть верным даже при закрытых веках во время сна», - говорит Озге Юзгеч, студентка, проводившая исследование. «Зрачок продолжает играть важную роль во время сна, блокируя сенсорную информацию и тем самым защищая мозг в периоды глубокого сна, когда необходимо консолидировать воспоминания».
Хубер говорит, что они хотели бы выяснить, применимы ли полученные данные к людям и можно ли применить их новый метод в клинике сна. «Определение активности мозга с помощью неинвазивного отслеживания зрачков может быть интересной альтернативой или дополнением к записи электродов», - говорит он.