大开眼界:为什么学生会因情绪状态而扩张?

性高潮、乘法问题和尸体照片有什么共同点? 每一种都会引起我们眼睛中瞳孔的轻微、不可抑制的扩张。

一个多世纪以来,科学家们已经知道我们眼睛的瞳孔不仅仅对光线的变化做出反应。 他们也背叛了精神和情感上的骚动。 事实上,瞳孔扩张与唤醒密切相关,以至于研究人员使用瞳孔大小或瞳孔测量法来调查广泛的心理现象。 他们在不知道我们的眼睛为什么会这样的情况下这样做。

匹兹堡大学医学院生物识别研究实验室主任 Stuart Steinhauer 说:“没有人真正确切地知道这些变化会做什么。” 他认为扩张是神经系统处理重要信息的副产品。

大脑后部的视觉皮层组装了我们看到的实际图像。 但是神经系统的一个不同的、更古老的部分——自主神经——管理瞳孔大小的连续调整(以及其他非自愿功能,如心率和排汗)。 具体来说,它决定虹膜的运动以调节进入眼睛的光量,类似于相机光圈。 虹膜由两种肌肉组成:一圈括约肌环绕和收缩瞳孔,使其直径缩小至几毫米,以防止过多的光线进入; 一组扩张器肌肉像自行车辐条一样排列,可以在低光下将瞳孔扩大到 8 毫米——大约是鹰嘴豆的直径。

刺激自主神经系统的交感神经分支,以在身体承受压力时触发“战斗或逃跑”反应而闻名,会导致瞳孔扩张。 而刺激以“休息和消化”功能着称的副交感神经系统会导致收缩。 因此,后一系统的抑制也可导致扩张。 在任何给定时间瞳孔的大小反映了这些同时作用力的平衡。

瞳孔对认知和情绪事件的反应发生在比光反射更小的尺度上,变化通常小于半毫米。 通过用红外摄像机记录受试者的眼睛并控制可能影响瞳孔大小的因素,如环境亮度、颜色和距离,科学家们可以使用瞳孔运动作为其他过程的代理,如精神紧张。

普林斯顿大学心理学家丹尼尔·卡尼曼(Daniel Kahneman)几十年前就表明,瞳孔大小与手头任务的难度成正比。 计算 9 次 13,你的瞳孔会稍微放大。 尝试 29 次 13,它们会进一步扩大并保持扩张状态,直到您找到答案或停止尝试。 卡尼曼在他的书中说, 思考快与慢, 他可以通过在实验过程中观察瞳孔收缩来预测某人何时放弃乘法问题。

卡尼曼在接受德国新闻杂志采访时说:“学生们以极其精确的方式反映了脑力劳动的程度。” 明镜周刊, 补充说:“我从来没有做过任何测量如此精确的工作。” 当他指导受试者记住并背诵一系列的七个数字时,他们的瞳孔随着数字一个一个地呈现而稳步增长,而在他们从记忆中取出数字时则稳定地缩小。

随后的研究发现,与得分较低的参与者相比,更聪明的人(由他们的学术能力测试分数定义)的学生对认知任务的反应较小,这表明他们更有效地利用了脑力。

从那以后,科学家们使用瞳孔测量法来评估从嗜睡、内向和性兴趣到种族偏见、精神分裂症、道德判断、自闭症和抑郁症的所有事物。 虽然他们本身并没有阅读人们的想法,但他们已经非常接近了。

德国马尔堡菲利普斯大学的神经物理学家 Wolfgang Einhäuser-Treyer 在 2010 年领导的一项研究总结道:“瞳孔扩张可能在个人的决定被公开披露之前就背叛了它。” 参与者被告知在 10 秒间隔内的任何时候按下一个按钮,他们的瞳孔大小与他们做出决定的时间相关。 在他们按下按钮前大约一秒钟开始膨胀,并在一到两秒钟后达到顶峰。

但是,学生在实验室之外能提供信息吗? 瞳孔大小可以用来“读懂”一个人的意图和感受吗? 根据 男性健康 一个男人可以通过观察他约会对象的学生来判断什么时候是“采取行动的时候”,但有些怀疑是有道理的。 “我不清楚这在完全不受限制的环境中可以被利用到什么程度,” 艾因豪泽——特雷耶 在一封电子邮件中写道,指出光线条件很容易干扰人际瞳孔测量的业余尝试。

其他将瞳孔扩张用于科学研究以外的目的的努力都失败了。 在冷战期间,加拿大政府官员试图开发一种他们称为“水果机”的设备,通过测量他们眼睛中的瞳孔对女性和男性色情图像的反应来检测公务员中的同性恋情况。 这台从未奏效的机器是为了帮助政府从公务员队伍中清除男同性恋者和女同性恋者,从而据称减少了苏联勒索的脆弱性。

对学生进行性取向测试的可能性仍然与 1960 年代一样。 康奈尔大学的研究人员最近表明,性取向与瞳孔扩张与他们喜欢的性别的色情视频有关,但只是平均而言,而且仅适用于男性受试者。 尽管瞳孔测量法显示出作为性反应的非侵入性测量的前景,但他们得出结论,“不是 每一个 参与者的性取向被正确分类”和“可观察到的瞳孔扩张变异量与参与者的性取向无关。”

埃默里大学营销学教授贾格迪什·谢斯 (Jagdish Sheth) 表示,瞳孔测量法在 1970 年代也开始流行于广告行业,作为测试消费者对电视广告反应的一种方式。 但这种做法最终被放弃了。 “没有科学的方法来确定它是衡量兴趣还是焦虑,”Sheth 说。

匹兹堡的 Steinhauer 说,尽管存在这些限制,瞳孔测量法仍然是心理学研究的宝贵工具,因为我们的眼睛很容易观察,并且提供了认知、情绪和感官反应的敏感指标。 “这就像在大脑中永久植入一个电极,”他说。 “而我们所能做的就是观察最后的变化。我们无法监控所有的变化。”

本文由纽约大学科学、健康和环境报告计划的一个项目 Scienceline 提供。

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