Andning och syn kan hänga ihop
Forskare vid Karolinska Institutet har upptäckt en grundläggande mekanism som påverkar pupillens storlek, nämligen vår andning. Studien, som publiceras i The Journal of Physiology, visar att pupillen är som minst vid inandning och som störst under utandning – något som skulle kunna påverka synen.
Likt bländaren i en kamera reglerar pupillen hur mycket ljus som når ögat. Den är därför grundläggande för vår syn och hur vi uppfattar vår omgivning. Tre mekanismer som kan ändra pupillens storlek har varit kända i över hundra år: ljusmängd, fokusavstånd och kognitiva faktorer som känslor eller mental ansträngning.
Nu har forskare upptäckt en fjärde: andningen. Pupillen är som minst vid början av inandning och som störst under utandning.
– Den här mekanismen är unik på så vis att den är cyklisk, ständigt närvarande och inte kräver någon extern stimulans. Eftersom andning påverkar hjärnans aktivitet och kognitiva funktioner, kan upptäckten bidra till bättre förståelse för hur vår syn och uppmärksamhet regleras, säger Artin Arshamian, docent vid institutionen för klinisk neurovetenskap, Karolinska Institutet, som lett forskningen.
Forskarna genomförde totalt fem experiment med över 200 deltagare där de undersökte hur andningen påverkar pupillens storlek under olika förhållanden.
Resultaten visade att effekten kvarstod oavsett om deltagarna andades snabbt eller långsamt, genom näsan eller munnen, om ljusförhållanden eller fixeringsavstånd varierade, om de vilade eller utförde visuella uppgifter. Skillnaden i pupillstorlek mellan in- och utandning var tillräckligt stor för att teoretiskt kunna påverka synen.
De kunde även visa att funktionen är intakt hos personer födda utan luktbulben, en hjärnstruktur som aktiveras vid näsandning. Det tyder på att mekanismen styrs från hjärnstammen, en grundläggande och evolutionärt bevarad del av hjärnan.
Undersöker hur synen påverkas
Forskarna undersöker nu om förändringar i pupillens storlek under andningen även påverkar synen. Tidigare forskning visar att mindre pupiller gör det lättare att se detaljer, medan större pupiller hjälper oss att hitta svårupptäckta objekt.
– Våra resultat tyder på att vår syn kanske växlar mellan att optimera för att urskiljer små detaljer när vi andas in och att upptäcka vaga objekt när vi andas ut, allt inom en enda andningscykel, säger Martin Schaefer, postdoktor vid samma institution på Karolinska Institutet och studiens försteförfattare.
Det kan också finnas kliniska tillämpningar, enligt forskarna.
– Man skulle till exempel kunna tänka sig nya metoder för att diagnostisera eller behandla neurologiska tillstånd som Parkinsons sjukdom, där skador i pupillens funktion är tidiga sjukdomstecken. Det är något som vi vill utforska framöver, säger Artin Arshamian.
Forskningen finansierades av Vetenskapsrådet och Europeiska forskningsrådet (ERC). Det finns inga rapporterade intressekonflikter.
Publikation
“The Pupillary Respiratory-Phase Response: Pupil size is smallest around inhalation onset and largest during exhalation”, Martin Schaefer, Sebastiaan Mathôt, Mikael Lundqvist, Johan N. Lundström, Artin Arshamian, The Journal of Physiology, online 21 februari 2025, doi: 10.1113/JP287205.