Почему зрачки расширяются при удивлении: ученые дали неожиданный ответ

Когда мы входим в темную комнату, наши зрачки расширяются, пропуская больше света, что позволяет лучше видеть в темноте. Но зрачки могут расширяться и по другим, менее очевидным причинам. Теперь ученые объяснили связь между расширением зрачков и удивлением, показав, что расширенные зрачки — и более широкая реакция возбуждения, которую они обозначают, — могут играть ключевую роль в нашей реакции на неожиданные события, сообщает Science Alert.

По словам соавтора исследования Мэтта Нассара, доцента кафедры нейробиологии и когнитивных и психологических наук Брауновского университета, в ответ на неожиданность мозг переходит в режим «обновления» и расширенные зрачки являются одним из самых очевидных внешних признаков этого.

«Расширение зрачков сигнализирует о резком повышении уровня возбуждения, и наши результаты подтверждают идею о том, что эти быстрые колебания уровня возбуждения оказывают полезное воздействие на мозг. Они позволяют нам справляться с миром, который часто меняется от одного контекста к другому», — объяснил Нассар.

Исследования показали, что расширение зрачков — процесс гораздо сложнее, чем кажется, и потенциально отражает множество внутренних факторов, выходящих за рамки широко известной связи с внешним освещением.

Зрачки могут расширяться в ответ на когнитивное усилие, физическую нагрузку или эмоциональное возбуждение, например, или из-за приема определенных лекарств. Кроме того, зрачки реагируют на дыхание, расширяясь при выдохе и сужаясь в начале вдоха.

Колебания возбуждения после неожиданности частично опосредуются голубым ядром — небольшим скоплением нейронов в стволе головного мозга. Эта структура является основным источником норадреналина, нейромедиатора и гормона, участвующего в реакции «бей или беги». Как отмечает Нассар, ранее исследования выявили всплески норадреналина и других маркеров возбуждения после неожиданных событий, однако до сих пор неясно, какую функцию они выполняют и как могут влиять на поведение.

В эксперименте ученых приняли участие 63 здоровых участника, которые должны были сделать прогнозы относительно цветных стимулов на экране. Им на экранах показывали серию цветных пятен, и участникам сначала предлагалось просто вспомнить, какие цвета они только что видели. Затем они переходили к прогнозированию того, какие цвета появятся на следующем изображении, основываясь на закономерностях, которые они усвоили из предыдущих. Пока участники выполняли это задание, исследователи собирали физиологические данные, включая сигналы ЭЭГ и изменения диаметра зрачка, чтобы изучить, как мозг реагирует на неожиданный поворот событий.

Исследование показало, что когда на экранах отображались неожиданные цвета, зрачки участников расширялись. Кроме того, увеличивались специфические мозговые волны, связанные с кратковременным возбуждением и активацией голубого ядра/норадреналиновой системы.

Те, у кого такие реакции наблюдались, демонстрировали соответствующие условиям адаптации к обучению и снижение перцептивной предвзятости. Участники становились все более предвзятыми по мере того, как изображения все больше соответствовали их прогнозам, но появление неожиданных картинок выводило их из этого состояния. Данные о зрачках и мозговых волнах свидетельствуют о том, что они учились на неожиданностях и использовали это для формирования будущих прогнозов.

Это может действовать как своего рода механизм обновления для мозга, помогая избавиться от устаревших ожиданий и подготавливая нас к усвоению новых.

Ранее ученые выяснили, что десятилетиями медицинские учебники описывали процесс роста волос человека неправильно.