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△ 睜一只眼睡覺的參與者（來源：蘇黎世聯邦理工學院）

不少動物天生就能睜著眼睛睡覺，比如魚和蛇，因為它們根本沒有眼瞼。甚至，還有些動物能做到睜一只眼閉一只眼地睡覺，比如海豚、鯨魚和某些鳥類。

或許很多人小時候也幻想過：人類有沒有可能也睜一只眼睡覺呢？

在一項2025年2月發表于《自然·通訊》（Nature Communications）的研究中，科學家真的讓一群參與者嘗試了這種睜一只眼的睡法。

不過，他們這么做的目的并不是為了開發人類的某種隱藏技能，而是為了研究人在睡覺時瞳孔大小是否會發生變化。

01

睜一只眼閉一只眼

瞳孔的大小與我們的清醒程度密切相關，它可以反映調控睡眠與覺醒狀態的腦區的活躍程度，揭示了睡眠的深淺。

過去，科學家普遍認為人在睡眠時這些腦區的活躍程度會下降。然而，近些年對小鼠（它們有時也會睜著眼睡覺）等嚙齒動物的研究卻發現：這些動物在睡覺時，瞳孔并非一成不變，而是會出現波動。

例如，一篇2025年1月發表于《自然》（Nature）的研究就表明，小鼠處于非快速眼動睡眠（NREM）期間，瞳孔縮小時，新記憶會重放和鞏固，而瞳孔放大時，舊記憶會重放。

那么，人類睡眠時的瞳孔，是否也會像小鼠那樣悄悄起伏呢？

然而，要研究這個問題可太難了，畢竟人類睡覺時會閉上眼睛，科學家無法監測我們的瞳孔大小。

為了揭開這個謎團，瑞士蘇黎世聯邦理工學院（ETH Zurich）的科學家決定試試一個聽起來有些瘋狂的主意：那不如就讓人睜一只眼睡覺吧！

要讓人“睜一只眼睡覺”，科學家首先面臨的挑戰就是：如何讓眼睛在長時間內保持睜開。

還記得《貓和老鼠》里用棍子支撐眼睛的經典畫面嗎？在這項研究中，科學家采取了類似的手段（不過是否受動畫片啟發我們不得而知）：他們用三條膠帶固定住了參與者的上眼瞼，用另一條較寬的膠帶固定住了下眼瞼。

不過，科學家特意控制了眼睛張開的幅度，僅僅維持在參與者日常清醒時的程度，以盡量減少不適感。

△ 來源：《貓和老鼠》

接下來的問題是：眼睛長時間不閉合，連眨都不能眨，豈不是會很干？

為了解決這個問題，研究人員決定不讓參與者整晚都睜著眼，而是限定在4小時內。時間一到，他們會輕輕喚醒參與者，取下所有固定裝置。

此外，研究人員還采取了一系列措施來保護這只“值夜班”的眼睛。在貼好膠帶后，他們為參與者涂上了維生素A眼膏，隨即給他們戴上了一種特殊的透明眼罩。

這種眼罩既能防止眼部過干，還能阻擋灰塵或外界的機械刺激（比如突然有外物來襲），此前通常會用于夜間眼瞼閉合不全的患者。

解決了“怎么睜眼”的問題后，科學家還得面對另一個技術難題，那就是如何在黑暗中測量瞳孔的大小。顯然，直接開燈照參與者的眼睛是不可能的（那樣別說測量瞳孔了，連參與者都會被照醒了）。

于是，他們開發了一套在黑暗環境下使用低劑量紅外線來成像的系統，這樣就能在不打擾參與者睡眠的前提下，實時記錄瞳孔的細微變化。

就這樣，17名參與者開始了他們“睜一只眼閉一只眼”睡覺的奇妙旅程。好消息是，在完全黑暗的環境中，即便有一只眼睛睜著，大多數人依然能順利入睡。

雖然有兩位參與者不太適應這種特殊的睡法，在實驗過程中醒來了，但其余人都沉沉地睡去。

這篇論文的第一作者曼紐爾·卡羅-多明格斯（Manuel Carro-Domínguez）表示：“我們本來最擔心的，是參與者在睜眼狀態下根本無法入睡。但事實上，在黑暗的房間里，大多數人會忘記自己的眼睛還睜著，照樣能進入睡眠。”

02

黑暗之中

結果顯示，總體而言，參與者的瞳孔在清醒時最大，而一旦進入非快速眼動睡眠（NREM，包括N1、N2和N3階段）以及快速眼動睡眠（REM）階段后，瞳孔便明顯縮小。

瞳孔大小的變化不僅與睡眠階段有關。即便我們已經睡著，瞳孔的大小依然在持續變化。也就是說，在我們睡覺過程中，大腦依舊會在高低不同的激活狀態間不斷切換。

這種瞳孔大小的變化與特定的腦電活動模式相匹配——例如睡眠梭形波和深度睡眠波等，而這些大腦活動通常被認為與記憶鞏固和睡眠穩定性密切相關。

這些發現與此前科學家用嚙齒類動物進行研究時觀察到的結果高度一致，改變了科學家此前認為人類大腦在睡眠期間“喚醒水平始終較低”的傳統觀點。

而瞳孔，這個看似不起眼的小圓孔，恰恰是監測這些激活狀態的理想窗口。它能反映位于腦干深處、主導我們清醒與入睡的關鍵腦區的活動水平，而這個區域此前幾乎無法在睡眠中直接觀測。

△ 參與者睡覺過程中各項生理指標的變化（來源：原論文）

研究人員還想知道，如果在參與者睡眠過程中提供一些聲音刺激會發生什么。

于是，在參與者入睡后，科學家在他們的不同睡眠階段播放了同樣的一段45分貝的音頻：這段音頻持續10秒，其中每隔一秒就會出現一次50毫秒的粉紅噪聲（一種低頻更強，高頻更弱，聽起來比白噪聲更“溫和”的噪聲）。

研究人員發現，即使參與者仍處于睡眠狀態，但當音頻響起時，他們的瞳孔依然會顯著放大。而且，當瞳孔大小處于不同狀態時，同樣的聲音刺激會引發截然不同的大腦反應。

換句話說，僅通過觀察瞳孔的大小，科學家就能預測人腦對外界聲音的反應。這一發現也為科學家優化“聲音輔助睡眠”的干預方案提供了可行的參考。

除了使用紅外成像記錄參與者瞳孔大小，研究人員還同步采集了參與者的多導睡眠圖監測（PSG）和心電圖數據。結果顯示，瞳孔大小的波動不僅與大腦活動有關，也與心臟節律密切相關。

研究團隊表示，深入了解睡眠期間瞳孔的動態變化，有望為診斷和治療多種疾病提供新思路。

例如，失眠、創傷后應激障礙（PTSD）和阿爾茨海默病患者常常存在喚醒系統紊亂的現象，而這些異常或許能通過監測睡眠期間的瞳孔變化來檢測。

未來，研究人員希望進一步探索瞳孔監測在臨床中的應用潛力，比如用于評估昏迷患者的喚醒水平，或是用于輔助診斷各類睡眠障礙。

撰文：黃雨佳?????｜審校：clefable????????

本文來自微信公眾號“環球科學”（id：huanqiukexue），如需轉載請聯系 newmedia@huanqiukexue.com

[1] https://www.nature.com/articles/s41467-025-57289-5

[2] https://www.eurekalert.org/news-releases/1075859

[3] https://www.nature.com/articles/s41586-024-08340-w