Исследователи впервые провели длительное наблюдение за реакциями зрачка в состоянии сна, зарегистрировав неожиданные колебания мозговой активности. Результаты работы, опубликованной в журнале Nature Communications группой ученых из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich), указывают на более сложные процессы в головном мозге во время сна, чем считалось ранее, что ставит под сомнение устоявшиеся представления о нейрональной активности в этом состоянии.

Динамика зрачка во сне: фундаментальное открытие


Традиционно сон ассоциировался с минимальной сенсорной активностью вследствие закрытых глаз. Однако новое исследование под руководством Каролин Люстенбергер, Сары Майсснер и Николь Вендерот из лаборатории нейромоторного контроля ETH Zurich показало, что размер зрачка значительно флуктуирует в период сна. Основные выводы:



  • Зрачок демонстрирует постоянные изменения размера во сне, расширяясь и сужаясь с вариабельной скоростью.

  • Эти колебания связаны со сдвигами уровней мозговой активации, отвечающих за регуляцию циклов сна и бодрствования.

  • Уровень возбуждения во сне не статичен, а представляет собой чередование состояний более высокой и более низкой активации.


Данные наблюдения согласуются с предыдущими исследованиями на грызунах, которые также продемонстрировали медленные флуктуации уровней возбуждения во время сна.

Новый метод выявления скрытой мозговой активности


Изучение глубокой мозговой активности во сне представляет техническую сложность. Ствол мозга, контролирующий уровни активации, трудно поддается прямой оценке у спящих людей. Для решения этой проблемы исследователи ETH Zurich применили оригинальную методику изучения поведения зрачка:



  • Специализированная адгезивная и прозрачная пластырная техника позволила удерживать глаза испытуемых открытыми в течение нескольких часов.

  • Участники могли засыпать в темных комнатах, несмотря на открытые глаза.

  • Размер зрачка регистрировали и анализировали в корреляции со стадиями сна и активностью мозговых волн.


Полученные данные показали связь изменений размера зрачка с определенными типами активности мозга, связанной со сном, включая:



  • Сонные веретена (sleep spindles) — кратковременные всплески мозговой активности, ассоциированные с консолидацией памяти.

  • Волны глубокого сна, связанные со стабильностью сна и когнитивными функциями.

  • Вариабельные реакции на внешние звуки в зависимости от уровня мозговой активации.

Роль голубого пятна и перспективы исследований


Небольшая область ствола мозга, известная как голубое пятно (locus coeruleus), предположительно регулирует уровни возбуждения, однако исследователи ETH Zurich не смогли напрямую подтвердить ее роль в контроле динамики зрачка. В будущих исследованиях они планируют изучить этот механизм с помощью фармакологической модуляции активности голубого пятна. Понимание того, как голубое пятно влияет на изменения зрачка во время сна, может дать более глубокое понимание:



  • Механизмов регуляции сна.

  • Функциональной роли сдвигов мозговой активации в когнитивных процессах.

  • Взаимодействия внешних стимулов с различными состояниями сна.

Клиническое значение: диагностика нарушений сна через анализ зрачка


Помимо нейробиологии, данное исследование имеет значение для диагностики и лечения расстройств сна. Изучение изменений зрачка в период сна позволяет исследователям выявлять потенциальные диагностические маркеры таких состояний, как:



  • Бессонница (insomnia).

  • Посттравматическое стрессовое расстройство (Post-Traumatic Stress Disorder, PTSD).

  • Болезнь Альцгеймера (Alzheimer's Disease).


Будущие клинические приложения могут выйти за пределы лабораторий сна и включить:



  • Мониторинг в стационарах: использование трекинга зрачка для оценки мозговой активности у пациентов в коме.

  • Диагностику нарушений сна: повышение точности выявления расстройств сна.

  • Нейробиологические исследования: углубление знаний о влиянии сна на общее здоровье мозга.

Заключение


Зрачок, традиционно рассматриваемый как простой респондер на свет, становится ценным индикатором мозговой активности во время сна. Это прорывное исследование ETH Zurich способно изменить понимание механизмов сна и открыть новые возможности для медицинского применения в сомнологии и неврологии.

Источник:

Manuel Carro-Domínguez et al, Pupil size reveals arousal level fluctuations in human sleep, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-57289-5