Sci Adv | 为什么专注时瞳孔放大？新研究揭示前扣带回皮层调控瞳孔相关觉醒水平的神经机制

每次走进考场、站上演讲台，紧张感让你手心冒汗，瞳孔放大时，是蓝斑核LC脑区正在触发紧急觉醒。但真正让你稳住，持续专注一小时的，是前扣带回皮层ACC脑区。

为什么你专注做事时瞳孔会悄悄放大，走神时又缩回去？大脑里到底是谁在悄悄控制我们的觉醒状态和瞳孔变化呢？

2026年5月8日，美国罗格斯大学Rafiq Huda教授团队与加拿大拉瓦尔大学Vincent Breton Provencher团队在《Science Advances》上发表研究《The anterior cingulate cortex modulates pupil-­linked arousal》，首次系统揭示了前扣带回皮层（ACC）在瞳孔相关觉醒调控中的核心作用。

研究发现，ACC是调控瞳孔相关自主觉醒的关键皮层区域。它不启动觉醒，但能维持觉醒强度，且调控作用独立于面部运动与躯体运动。蓝斑（LC）先启动觉醒，ACC再调控强度的分工模式，填补了皮层环路调控觉醒机制的研究空白。

瞳孔放大时，小鼠在干嘛？

研究发现，小鼠自发瞳孔放大常伴随面部微动（如触须活动），大幅瞳孔扩张还会伴随跑动，且面部运动先于瞳孔变化，瞳孔变化先于躯体运动。

瞳孔放大幅度越大，持续时间越长，且仅大幅瞳孔扩张伴随跑动，小幅扩张仅和面部微动相关，证实觉醒与运动是相关但独立的状态。

科普小贴士：瞳孔大小由交感神经系统控制，与心率、皮肤电导等指标高度相关，是测量自主觉醒的可靠窗口。当你专注时交感神经活动增强，瞳孔自然放大。

ACC 调控自发瞳孔觉醒

研究者采用闭环光遗传失活技术，系统实时监测小鼠瞳孔，一旦瞳孔开始放大，就立刻用光抑制前扣带回皮层（ACC） 的神经元活动。

结果显示，与未刺激的对照事件相比，被抑制ACC的瞳孔放大事件幅度显著减小，持续时间显著缩短。作为对照，失活初级视觉皮层（V1） 对瞳孔无任何影响。光纤光度法记录ACC的群体钙活动显示，ACC活动强度与瞳孔放大幅度严格成正比，瞳孔放得越大，ACC越活跃。

因此，ACC不决定“要不要醒”，而是决定“醒得多强、维持多久”。

ACC 调控刺激诱发的觉醒

觉醒不仅来自自发的探索性动作，也来自外界显著刺激（比如突然的声音）。研究者播放随机纯音，发现声音引发的瞳孔放大幅度越大，ACC的钙活动也越强。提前用光遗传失活ACC，会显著抑制声音引发的瞳孔反应，但不影响声音引发的面部运动反应。

因此，ACC 不仅调控自发的觉醒，还负责调控外界显著刺激引发的觉醒反应，是连接外界信息与内在觉醒状态的关键皮层节点。

ACC 与蓝斑（LC）的觉醒分工

对比 LC（去甲肾上腺素能核心核团）与 ACC 的活动发现，LC 对觉醒信号的响应早于 ACC，且 LC 活动不随瞳孔幅度变化，仅快速触发觉醒；而 ACC 活动持续更久，且严格随瞳孔扩张幅度缩放。

因此，LC 负责快速开启觉醒，ACC 负责维持并控制觉醒的强度，二者分工协作完成觉醒调控。

全文总结

本研究系统揭示了前扣带回皮层（ACC）在瞳孔相关自主觉醒中的核心调控作用，发现ACC 不参与觉醒启动，但负责维持自发及刺激诱发的觉醒强度，其调控独立于面部与躯体运动；同时明确了蓝斑（LC）先启动觉醒、ACC 再调控强度的层级分工，填补了皮层环路调控觉醒机制的研究空白。

小编寄语：

瞳孔是心灵的窗户，这句老话获得了全新的神经科学阐释。

个体在专注状态下瞳孔放大，在注意力分散时瞳孔缩小，这一过程并非仅由蓝斑介导。罗格斯大学与拉瓦尔大学发表于《Science Advances》的研究证实，前额叶内侧的前扣带回皮层（ACC）是调控觉醒强度的核心皮层结构。

日常出现的精神昏沉、注意力难以维持等状态，不仅与觉醒水平不足有关，更可能源于前扣带回皮层调控觉醒强度的功能异常。未来提升注意力与维持清醒状态的干预策略，有望以精准调控前扣带回皮层活动为核心方向。

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adv5652

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