Andning och syn kan hänga ihop

Likt bländaren i en kamerareglerar pupillen hur mycket ljus som när ögat. Den är 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 uppmärksamhetsregler, säger Artin Arshamian, docent vid institutioner för klinisk neurovetenskap, Karolinska Institutet, som låtit forskningen.

Forskarna genomförde totalt fem experiment med över 200 deltagare där de undersökte hur och påverkande pupillens storlek under olika förhållanden. 

Resultaten visade att effekten kvarstod oavsett om delta och de snabbt eller långsamma, genom näsan eller munnen, om ljusförhållanden eller fixeringsavstånd varierade, om de vilade eller utförda visuella uppgifter. Skillnaden i pupillstorleken mellan in- och utandning var 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 näsanning. 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 påverka 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 kanske växlar mellan att optimera för att urskilja 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 studiernas försteförfattare. Det kan också finnas kliniska tillämpningar, enligt undersökningarna.

– 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.

Publicering:

“ The Pupillary Respiratory-Phase Response: Pupill size is smallest around inhalation debut and most under exhalation ”, Martin Schaefer, Sebastiaan Mathôt, Mikael Lundqvist, Johan N. Lundström, Artin Arshamian,  The Journal of Physiology , online 21 februari 2025, doi: 10.5173.

Forskningen finansierades av Vetenskapsrådet och Europeiska forskningsrådet (ERC). Det finns inga rapporterade intressekonflikt.

Källa: Karolinska Institutet.