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我们的瞳孔不仅仅会对光线有所反应，它们还能体现一个人处于唤起、兴奋还是精神耗竭等状态。美国联邦调查局（FBI）甚至通过瞳孔的扩张程度来探测一个人是否存在欺骗行为。如今，我们在美国佐治亚理工学院（Georgia Institute of Technology）的实验室所进行的研究表明，瞳孔基线大小（baseline pupil size）与个体智力的差异密切相关。从有关推理、注意力和记忆力的测试来看，一个人的瞳孔处于基线状态时的直径越大，他的智商就越高。事实上，通过这三项研究，我们还发现，在认知测试中得分最高和最低的被试之间，其瞳孔基线尺寸的差异竟大到可以直接通过肉眼观察到。
这种令人惊讶的联系，是我们在研究人们在记忆任务中所需脑力的差异时发现的。以往，我们通常用瞳孔的扩张程度来衡量一个人在脑力劳动中的努力程度，这一观点由心理学家Daniel Kahneman在20世纪60-70年代推广普及。因此，当我们发现瞳孔基线大小与智力之间存在一定关系时，我们其实并不确定它的真实性，或是这一现象到底意味着什么。
出于好奇，我们从美国亚特兰大市（Atlanta）招募了500多名年龄18到35岁的志愿者，展开了几项规模更大的研究。我们用眼动仪测量了这些被试的瞳孔大小，这种设备可以利用高性能相机和电脑捕捉瞳孔和角膜反射光线，从而获得相关数据。我们测量了参与者在休息时注视空白电脑屏幕长达4分钟的瞳孔尺寸。在此期间，眼动仪一直在记录着数据，这让我们可以计算出每个参与者的平均瞳孔大小。
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需要明确的一点是，瞳孔大小指的是眼睛中央黑色圆孔的直径，它的范围从2毫米到8毫米不等。瞳孔被称为虹膜的彩色区域包围着，其中，虹膜负责控制瞳孔的缩放。除此之外，由于明亮的光线会使瞳孔收缩，因此我们让所有被试所在的实验室都保持在一个昏暗的状态。
接下来，被试们完成了一系列认知测试，这些测试旨在衡量其“流体智力”（即通过推理解决新问题的能力）、“工作记忆能力”（即在短时间内记住信息的能力）和“注意力控制”（即在被干扰和被干涉的环境中集中注意力的能力）。
举例来说，在注意力控制测试环节中，被试必须忍住不去看电脑屏幕一侧闪烁的加粗星号，而是迅速向相反的方向看，去识别一个英文字母。由于这个字母会在瞬间消失，所以即使参与者仅仅是对着闪烁的星号做一个短时间的扫视，也极有可能因此错过这个字母。虽然人类已学会利用周边视觉（peripheral vision）对看到的物体做出反应，且这项技能曾让我们能够有效发现捕食者或猎物，但此次任务却是要求参与者将注意力从闪烁的星号转移到字母上。
我们发现，更大的瞳孔基线尺寸与更高的流体智力、注意力控制能力有关（也与工作记忆能力有轻微的相关性），这表明大脑和眼睛之间存在着一种奇妙的关联。有趣的是，瞳孔大小与年龄呈负相关：年龄较大的参与者，其瞳孔往往更小、更狭窄。不过，对年龄进行标准化后，上述瞳孔大小和认知能力之间的关联仍然存在。
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但为什么瞳孔大小会和智力有关呢？在回答这个问题之前，我们需要了解我们的大脑中到底发生了什么。首先，瞳孔的大小与蓝斑（locus coeruleus）的活动有关。蓝斑是位于脑干（brain stem）上部的一个神经核团，其与大脑的其他部分有着影响深远的神经连接。其次，蓝斑会释放去甲肾上腺素（norepinephrine）。去甲肾上腺素在大脑和身体中既是一种神经递质，也是一种激素，它能够调节诸如感知、注意力、学习和记忆等过程。此外，蓝斑还有助于使大脑活动维持在一种井然有序的状态下，使大脑的不同区域可以协同工作，以完成具有挑战性的任务和目标。蓝斑出现功能障碍以及由此导致的系统性大脑活动的崩溃，与多种疾病有关，其中包括阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease）和注意缺陷多动障碍（attention deficit hyperactivity disorder）。事实上，这个结构对大脑的活动安排功能非常重要，以至于大脑会消耗大部分的能量用于维持其正常运行，哪怕在此期间我们什么都不做，譬如仅仅只是连续盯着空白的电脑屏幕看个几分钟，也是如此。
另外，还有这样一种假说：在休息时瞳孔更大的人，蓝斑对其大脑活动的调节能力也更强，这对认知功能和休息状态下的大脑功能而言是件好事。当然，还需要进一步的研究来探索这种可能性，并确定为什么较大的瞳孔与更高的流体智力和注意力控制有关。但很明显的是，事情远不止我们眼前所见。
撰文：Jason S. Tsukahara, Alexander P. Burgoyne, Randall W. Engle
翻译：许楚楚
审校：魏潇
引进来源：科学美国人
本文来自：中国数字科技馆
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