Как дыхание управляет размером зрачков: неожиданное открытие учёных

Мы привыкли не задумываться о дыхании — этот процесс, подобный биению сердца, воспринимается как нечто само собой разумеющееся. И действительно, дыхание — базовая функция организма, без которой жизнь невозможна. Но дыхание — это нечто гораздо большее, чем просто механизм насыщения организма кислородом. Новейшие исследования показывают, что дыхание тесно связано с работой мозга и способно оказывать влияние на самые разные функции организма, в том числе и на изменение размера зрачков.

Долгое время в научной среде господствовало мнение, что зрачки расширяются на вдохе и сужаются на выдохе. Однако эта, на первый взгляд, логичная гипотеза, не нашла подтверждения в ходе строгих научных экспериментов.

Миф о расширении зрачков на вдохе

Откуда же взялась эта теория? Её истоки лежат в исследованиях середины XX века, проведённых на кошках. Учёные действительно наблюдали синхронизацию дыхательных движений и колебаний зрачков у животных. Вот только эффект этот был зафиксирован исключительно у кошек, находящихся в состоянии лёгкой анестезии. У бодрствующих животных, так же как и у животных под глубоким наркозом, никакой связи между дыханием и зрачками не наблюдалось.

К сожалению, результаты этого исследования были неверно интерпретированы и представлены как доказательство универсального физиологического механизма. На долгие годы утверждение о том, что зрачки расширяются на вдохе, проникло в учебники и научные труды.

Новые горизонты

Лишь недавно шведские учёные решили тщательно изучить связь между дыханием и размером зрачков у человека. В ходе трёх экспериментов, проведённых с соблюдением всех стандартов научной строгости, было установлено, что зрачки достигают своего максимального размера не на вдохе, а на выдохе. Это явление получило название респираторно-зрачковый фазовый эффект (РЗФЭ).

Детали эксперимента

В экспериментах приняли участие более 100 добровольцев. В ходе первой серии испытуемые просто сидели в удобном кресле, глядя на экран с изображением креста, и дышали, то носом, то ртом. Вторая серия была посвящена выполнению зрительных тестов. Всё это время специальное оборудование с высокой точностью фиксировало изменения размера зрачков и параметров дыхания (частота, глубина, фазы вдоха и выдоха).

Полученные результаты опровергли устоявшийся миф: наименьший размер зрачков наблюдался в начале вдоха, а наибольший — ближе к окончанию выдоха. Причем тип дыхания (носом или ртом) никак не влиял на проявление РЗФЭ. Наиболее ярко эффект проявлялся во время выполнения зрительных тестов.

В поисках объяснения

Причины возникновения РЗФЭ пока не до конца ясны. Учёные предполагают, что этот эффект может быть связан с активностью дыхательного центра, расположенного в стволе мозга.

Дирижёр дыхания

Этот центр, известный как пре-Бетцингеровский комплекс, генерирует нервные импульсы, задающие ритм дыхания. Возможно, эти же импульсы оказывают опосредованное воздействие на мышцы, отвечающие за расширение зрачков.

Норадреналин и расширение зрачков

Ещё одна гипотеза связывает РЗФЭ с работой голубого пятна — области мозга, вырабатывающей норадреналин — гормон стресса, внимания и бодрствования. Известно, что норадреналин может вызывать расширение зрачков. Не исключено, что существует некая взаимосвязь между дыхательными ритмами, активностью голубого пятна и выбросом норадреналина, что и лежит в основе РЗФЭ.