Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова, 2023, T. 73, № 5, стр. 651-665

Основные механизмы зрачковых реакций

Регуляция зрачковых реакций осуществляется рефлекторно вегетативной нервной системой (ВНС). Изменение диаметра зрачка обеспечивается сокращением мышц, расширяющих (дилататор) и суживающих (сфинктер) зрачок. Сфинктер зрачка иннервируется парасимпатическими, а дилататор – симпатическими нервами. Сбалансированная деятельность симпатического и парасимпатического отделов ВНС обеспечивает реакцию зрачка на свет – фотореакцию (Mathôt, 2018).

Фотореакция зрачка включает в себя не только сужение зрачка вследствие активации парасимпатического отдела ВНС (прямой путь), но и его расширение. Свет повышает уровень бодрствования и активирует супрахиазмальное и дорсолатеральное ядра гипоталамуса, которые в свою очередь оказывают активирующее влияние на голубое пятно и, как следствие, симпатическую нервную систему (непрямой путь) (Mathôt, 2018).

Динамическая оценка реакции зрачка на свет исследуется с помощью пупиллографии (динамической пупиллометрии). Оцениваются исходный диаметр зрачка, латентный период сужения, амплитуда сужения, время сужения, скорость сужения, латентный период расширения, время расширения, скорость расширения и общее время реакции. Результаты пупиллографии отражаются графически, в виде кривой зависимости диаметра зрачка от времени с момента подачи светового импульса (Куцал и др., 2018).

Дополнительный механизм регуляции диаметра зрачка в зависимости от освещенности включает в себя снижение активности симпатической нервной системы при повышении степени освещенности, приводящее к расслаблению мышцы, расширяющей зрачок, и сужению последнего. Понижение степени освещенности приводит к снижению активности парасимпатической нервной системы и релаксации сфинктера зрачка и, соответственно, его расширению (Joshi, Gold, 2020).

Изменение диаметра зрачка происходит не только под влиянием света (Gusso et al., 2021). Расширение зрачка наблюдается в рамках ориентировочного рефлекса, при различных видах стимуляции (тактильной, зрительной, звуковой), а также в ответ на эмоциональные стимулы или когнитивные нагрузки. Последние варианты иногда обозначают как психосенсорная реакция (Gusso et al., 2021; Ferencová et al., 2021).

Модулирующее влияние на активность ядра Эдингера–Вестфаля оказывают также нейроны промежуточного слоя верхних холмиков четверохолмия, к которым стекаются различные виды информации (моторная, соматосенсорная, когнитивная, но не зрительная) от коры головного мозга (Wang, Munoz, 2015). Верхние холмики четверохолмия тесно связаны c лобной и лобно-теменной областями коры (Peinkhofer et al., 2019). Связь между верхними холмиками четверохолмия и структурами ВНС, вероятно, осуществляется посредством нескольких путей. Было показано, что единичные спайки в области верхних холмиков четверохолмия коррелируют с расширением зрачка, в то время как более продолжительная биоэлектрическая активность в данной области связана с сужением зрачка (Joshi, Li, 2016). В различных условиях активация верхних холмиков четверохолмия приводит либо к расширению (как, например, при ориентировочном рефлексе), либо к сужению зрачка (Wang et al., 2014).

Изменения диаметра зрачка при эмоциональном возбуждении и когнитивной нагрузке связаны с влиянием вышележащих структур головного мозга на вегетативные ядра (Mäki-Marttunen, 2021). Этот механизм реализуется через изменение активности голубого пятна и лежит в основе психосенсорной реакции (Szabadi, 2013). Основные структуры головного мозга, участвующие в процессе регуляции диаметра зрачка, представлены на рисунке.

Рис. 1.

Нервная регуляция диаметра зрачка. Fig. 1. Neural regulation of the pupil diameter.

Таким образом, диаметр зрачка регулируется ВНС и меняется в зависимости от освещенности. Он также может изменяться под влиянием эмоциональных стимулов и когнитивных нагрузок. В последнем случае важная роль принадлежит верхним холмикам четверохолмия и голубому пятну, которые модулируют активность ядер ВНС.

Роль голубого пятна и корковых структур в регуляции диаметра зрачка

Голубое пятно представляет собой скопление норадренергических нейронов в области моста, тесно связанных с другими участками мозга и отвечающих за регуляцию поведения человека в зависимости от конкретной ситуации (Benarroch, 2023). Функции голубого пятна в регуляции поведения объясняет теория адаптивного усиления (adaptive gain theory). Согласно этой теории, поведение человека и животных можно условно подразделить на эксплуатацию и эксплорацию. В первом случае человек сосредоточен на одном занятии, от которого получает определенное подкрепление (например, ест и насыщается), при этом голубое пятно функционирует в фазическом режиме, норадреналин при этом выбрасывается вспышками и диаметр зрачка остается относительно небольшим. Во втором случае человек изучает окружающую среду в поисках источника лучшего подкрепления, при этом легко отвлекается, переключаясь на другие виды деятельности. Голубое пятно в данном случае функционирует в тоническом режиме, постоянно выделяя норадреналин и поддерживая зрачок в расширенном состоянии (Aston-Jones, Cohen, 2005). Эти два вида поведения чередуются, по мере удовлетворения одной потребности человек отвлекается на поиски другого вида активности с более привлекательным результатом (подкреплением). Данная теория убедительно объясняет различия в диаметре зрачка в различных состояниях человека с точки зрения активности голубого пятна (Joshi et al., 2015).

Наряду со стволовыми структурами, в регуляции диаметра зрачка важная роль принадлежит коре головного мозга. В частности, голубое пятно имеет тесные связи с корой островка, передней и задней поясной извилиной, а также префронтальной корой (Peinkhofer et al., 2019). Все эти структуры, вместе с центральными ядрами амигдалы, паравентрикулярными ядрами гипоталамуса, околоводопроводным серым веществом, а также вентромедиальными и вентролатеральными ядрами продолговатого мозга, составляют центральную автономную (вегетативную) сеть, которая играет ключевую роль в регуляции деятельности ВНС (Quadt et al., 2022). Если некоторые структуры участвуют в регуляции исключительно симпатического (префронтальная кора, левая задняя область островковой коры, передняя и средняя часть поясной извилины и др.) или парасимпатического (определенные области поясной извилины, гиппокамп, дорсальная часть островка и др.) отделов ВНС, то некоторые структуры влияют на оба отдела (левая амигдала, правая нижняя теменная долька) (Beissner et al., 2013). Центральная автономная сеть тесно связана с церебральными структурами, отвечающими за такие явления, как вигильность, поддержание внимания, формирование эмоционального возбуждения (Sklerov et al., 2019). При их активации происходит стимуляция голубого пятна и, как следствие, повышается активность симпатической и снижается активность парасимпатической нервной системы, происходит расширение зрачка. Иными словами, расширение зрачка происходит за счет активации симпатической нервной системы при эмоциональном возбуждении и когнитивной нагрузке и является отражением уровня активности вышележащих отделов головного мозга (DiNuzzo et al., 2019). Исследование с использованием функционального МРТ покоя показало, что расширение зрачка связано с повышением активности в области таламуса и лобно-теменной коры, которые входят в нейрональную сеть определения значимости событий (Schneider et al., 2016).

Экспериментальные работы показали, что лобное глазодвигательное поле и латеральная интрапариетальная область, связанные с пространственным вниманием и саккадическими движениями глаз в ответ на визуальные стимулы, могут модулировать фотореакцию зрачка, влияя на структуры ВНС, в частности ядро Эдингера–Вестфаля, через претектальные оливарные ядра (Henderson, 2014). Например, взгляд на картинку, изображающую солнце, вызывает сужение зрачка относительно исходного диаметра, чего не наблюдается при взгляде на картинку без четкого изображения солнца при аналогичном освещении. Более того, сужение зрачка наблюдается при воображении чего-то яркого (солнечного неба) или даже при чтении слова “лампа” (Sperandio et al., 2018). Микростимуляция префронтальной коры (глазодвигательного поля) приводит к изменению параметров фотореакции зрачков (Ebitz, Moore, 2017).

Таким образом, имеющиеся данные указывают на важную роль различных отделов коры головного мозга и ее связей в регуляции зрачковых реакций. Они реализуют свои эффекты на величину зрачка через центральную автономную сеть и голубое пятно. По изменениям диаметра зрачка можно судить не только о тонусе ВНС, но и о состоянии вышележащих отделов головного мозга.

Пупиллометрическая оценка психоэмоционального состояния человека

Для изучения психоэмоционального состояния человека оценивают исходный диаметр зрачка, выраженность его спонтанных колебаний, а также зрачковые реакции, вызванные заданием. Исходный диаметр зрачка – это показатель величины зрачка, когда пациент смотрит на чистый экран, не выполняя каких-либо заданий. Показатели исходного диаметра зрачка связаны с функциональной активностью норадренергической системы мозга и функциональной организацией деятельности мозга в состоянии покоя. Больший исходный диаметр зрачка указывает на более эффективные функциональные связи в головном мозге и оптимальный режим функционирования голубого пятна (Ferencová et al., 2021).

На практике диаметр зрачка в покое отражает состояние регуляторных функций: подвижного интеллекта, рабочей памяти и избирательного внимания (Aminihajibashi et al., 2019). Однако некоторые крупные исследования не подтвердили этих данных (Robinson et al., 2022). Это может быть связано с дизайном экспериментов. В частности, цвет экрана, на который смотрит испытуемый во время эксперимента, а также освещенность помещения и целый ряд других факторов оказывают влияние на диаметр зрачка. В связи с этим рекомендуется при проведении пупиллометрии включать в исследование людей разного возраста и использовать несколько тестов для оценки когнитивных функций. Объем выборки должен быть достаточным для достижения межсубъектной вариабельности по диаметру зрачков и другим показателям, также необходимо подробно описывать условия освещенности помещения в целом и монитора в частности, метод оценки освещенности. При планировании пупиллометрических исследований надо учитывать потребление испытуемым кофе, психоактивных средств, степени эмоционального возбуждения на момент проведения эксперимента, длительность сна накануне ночью, возраст и другие факторы, которые могут повлиять на тонус ВНС (Tsukahara, Engle, 2021).

В покое диаметр зрачка претерпевает спонтанные изменения, которые называют неспокойствием зрачка или гиппуcом (зрачковым атетозом). Они связаны с колебаниями активности голубого пятна и отражают уровень бодрствования человека. Спонтанные колебания диаметра зрачка наиболее выражены в состоянии утомления, при отсутствии какого-либо занятия (Mathôt, 2018; Marzouki et al., 2017). Гиппус связан с активностью парасимпатического отдела ВНС, так как, по экспериментальным данным, введение в конъюнктивальный мешок холинолитика (блокатора активности парасимпатического отдела) тропикамида снижало частоту гиппуса, а введение фенилэфрина, повышающего активность симпатического отдела ВНС, на частоту гиппуса не влияло (Turnbull et al., 2017).

Сравнительный анализ пупиллометрических показателей в покое у взрослых и детей показал, что у последних была достоверно выше медиана диаметра зрачка, а также частота колебаний его диаметра (гиппуса). Эти данные, наряду с показателями электродермальной активности кожи и вариабельности ритма сердца, указывали на более высокий тонус ВНС у детей, связанный с активным процессом развития организма (Bufo et al., 2022).

Выраженность спонтанных колебаний диаметра зрачка повышается по мере появления чувства усталости у человека и, вероятно, связано с колебаниями уровня активности головного мозга. Наиболее выражен гиппус при отсутствии какого-либо занятия, а выполнение задания (например, счет в уме) приводит к исчезновению колебаний (Bouma, Baghuis, 1971).

В целом, узкий зрачок соответствует низкой активности головного мозга и коррелирует с низкой глазодвигательной активностью. В таких ситуациях человек обычно непроизвольно смотрит на объекты, привлекающие его внимание (яркий свет, например). Расширение зрачка напротив, связано с повышенной церебральной активностью, при этом человек проявляет произвольную зрительную активность, смотрит на предметы, которые связаны с каким-либо заданием, например, поиском чего-то конкретного (Marzouki et al., 2017).

Зрачковые реакции, вызванные заданием, оценивают по изменению диаметра зрачка при выполнении какого-либо задания относительно его исходного диаметра. Эмоциональные стимулы, как правило, вызывают расширение зрачка вследствие активации симпатического или торможения парасимпатического отделов ВНС (De Zorzi et al., 2021). Степень расширения зрачка коррелирует с другими показателями активности симпатической нервной системы, например, с выраженностью электродермальной активности (Bradley et al., 2017). С другой стороны, расширение зрачка при когнитивных нагрузках может быть связано со снижением активности парасимпатического ядра Эдингера–Вестфаля в результате тормозного влияния коры (Steinhauser et al., 2016). Это подтверждается тем, что более значимое расширение зрачка в ответ на когнитивную нагрузку происходит при свете, чем в темноте, а предварительное введение атропиноподобных соединений предотвращает развитие такой реакции (Steinhauser et al., 2016). Эмоциональные факторы могут изменять выраженность фотореакции зрачков. Например, было показано, что взгляд на экран с эмоционально возбуждающими картинками вызывал менее выраженное сужение зрачка, чем взгляд на эмоционально нейтральные картинки, при том, что степень освещенности экрана не отличалась (Henderson et al., 2014). Изучая зрачковые реакции в ответ на эмоциональные стимулы, можно судить о степени активации нервной системы в ответ на стимул, а также о его валентности (субъективной привлекательности или непривлекательности) (Strauch et al., 2022).

Пупиллометрия, наряду с другими показателями деятельности ВНС, может быть использована для детекции лжи. Психоэмоциональный стресс, сопровождающий произнесение ложной информации, приводит к повышению тонуса симпатической нервной системы и увеличению диаметра зрачка, а также уменьшению амплитуды колебаний его диаметра (Романова и др., 2008).

Таким образом, о психоэмоциональном состоянии пациента можно судить по исходному диаметру зрачка, его колебаниям в покое, а также по его изменению в ответ на различные стимулы. Эмоциональные факторы приводят к расширению зрачка. По его степени можно судить об особенностях реакции головного мозга на конкретный стимул.

Пупиллометрия в когнитивных исследованиях

В когнитивных исследованиях видеоокулография используется в комплексе с традиционными методиками для получения данных о природе когнитивных процессов при решении различных задач. Исследование зрачковых реакций проводится при выполнении задач на рабочую память (Miller et al., 2019), различные виды внимания (Strauch et al., 2022), при выполнении ментальной арифметики (Sulutvedt et al., 2018), в анализе затруднений при распознавании речи (Engen, McLaughlin, 2018).

Пупиллометрия используется в исследованиях в области когнитивного контроля – одной из систем внимания, ответственной за селекцию информации, координацию и исполнение актуальных процессов и подавление неактуальных (Posner et al., 2004). Для оценки функций когнитивного контроля используются, в частности, методики Струпа, фланговая задача (подавление), n-back (обновление), а также задачи на переключение (Величковский, 2009). Для задачи Струпа, в которой испытуемым предлагается назвать цвет стимула, который может быть конгруэнтным или неконгруэнтным написанному слову, было продемонстрировано увеличение диаметра зрачка для неконгруэнтных проб, что может свидетельствовать о большем задействовании ресурсов когнитивного контроля, по сравнению с пробами, где слово и цвет совпадают (Rondeel et al., 2015; Laeng et al., 2011). Сходные данные были получены в тесте “n-назад” (задача непрерывного выполнения, которая заключается в том, что испытуемому непрерывно демонстрируются различные образы и он должен определить, видел ли он их n позиций назад): при увеличении объема ресурсов когнитивного контроля, задействованных в выполнении задачи, объем зрачка увеличивался (Yeung et al., 2021). Пупиллометрическое исследование когнитивных процессов при выполнении поведенческих задач представляется особенно ценным в том случае, если стандартные методики оценки когнитивных функций не могут быть применены из-за отсутствия вербальных реакций испытуемых (например, в детском возрасте и у частично или полностью обездвиженных пациентов) (Richardson et al., 2007).

Динамическая оценка показателя диаметра зрачка также используется в исследованиях когнитивной нагрузки, понимаемой как меры усилия, которую человек прикладывает для решения одной или нескольких задач, требующих умственного напряжения (McKendrick, Harwood, 2019). В настоящее время выделяют 3 вида когнитивных нагрузок: внутреннюю нагрузку (intrinsic load); внешнюю нагрузку (extraneous load) и соответствующую нагрузку (germane load) (Sweller, 2010). Внутренняя нагрузка отражает сложность самого задания и связана с когнитивными способностями человека. Внешняя нагрузка связана с формой подачи материала, его аудиовизуальными характеристиками, а соответствующая нагрузка – со способностью человека понять материал (Sweller, 1988).

Когнитивная нагрузка является субъективной характеристикой усилия, которое затрачивает человек для решения каких-либо когнитивных задач, однако для ее объективизации могут использоваться такие параметры, как производительность, которая отражает способность человека решать поставленные задачи, субъективные показатели, которые отражают впечатление человека от той нагрузки, которую пациент испытывал при выполнении задания, и физиологические, которые связаны с оценкой реакции человека, регистрируемой в процессе выполнения задания (Wierwille, Eggemeier, 1993). При этом динамика физиологических и поведенческих показателей при когнитивной нагрузке может отличаться: так, в исследовании влияния нагрузки на вербальную рабочую память в задаче зрительного поиска диаметр зрачка увеличивался, при этом точность воспроизведения в условиях нагрузки возрастала (Величковский, Измалкова, 2015). Когнитивные нагрузки, как и эмоциональные факторы, вызывают расширение зрачка, за счет либо активации симпатического, либо торможения парасимпатического отдела ВНС. Степень расширения зрачка отражает степень вовлечения церебральных ресурсов для обработки информации. Предполагается, что степень расширения зрачка увеличивается до момента истощения ресурсов и затем начинает снижаться (Mahtot, 2018). Степень расширения зрачка является недостаточно надежным маркером когнитивной нагрузки, так как она зависит от освещенности помещения, где проводится эксперимент, и развивается относительно медленно. Последнее особенно актуально при выполнении быстро меняющихся или наслаивающихся друг на друга заданий. В связи с этим был предложен более чувствительный пупиллометрический маркер – индекс когнитивной активности (ИКА). Он вычисляется по числу быстрых расширений зрачка за определенный период времени относительно среднего диаметра зрачка и позволяет отделить расширение зрачка в результате влияния света от расширения зрачка в результате когнитивной нагрузки. Вычисляется ИКА с использованием вейвлета Добеши (Vogel et al., 2018). Метаанализ результатов 14 исследований (n = 751 участник) показал, что показатель ИКА достоверно отражает степень когнитивной нагрузки, однако он также подвержен влиянию света, в связи с чем диагностическая ценность данного параметра требует дополнительного изучения (Czerniak et al., 2021). Пупиллометрия также может использоваться для оценки состояния человека во время обучения двигательным навыкам, а также для количественной оценки данного процесса (White, French, 2021; Yokoi, Weiler, 2022).

Точность оценки когнитивной нагрузки по величине диаметра зрачка колебалась от 57% до 98% в различных работах. В тех исследованиях, которые подразделяли людей на основе пупиллометрических данных на две группы – испытывающих высокие и низкие когнитивные нагрузки при выполнении заданий, – были получены высокие показатели точности метода. В работах, которые пытались выделить три группы людей – испытывающих высокие, средние и низкие когнитивные нагрузки, – точность метода снизилась до 43,8% (Skaramagkas et al., 2021). Однако включение в анализ данных электрокардиографии позволило увеличить точность до 92% (Wanyan et al., 2014).

Одной из проблем когнитивной пупиллометрии является то, что реакция зрачка может также изменяться в зависимости от неэкспериментальных факторов. Например, в течение 30-минутного эксперимента амплитуда ответов зрачков будет постепенно уменьшаться, даже если требования задания остаются постоянными (Brown et al., 2020). Предполагается, что этот эффект связан с привыканием к задаче или стимулам, однако в некоторых работах его связывают с утомлением (Morad et al., 2000). Также стоит отметить, что данные пупиллометрии у пожилых людей и людей среднего возраста свидетельствуют о существенно меньших различиях в диаметре зрачка при большей и меньшей когнитивной нагрузке в старшем возрасте, по сравнению с молодыми людьми (Van Gerven et al., 2004).

Таким образом, анализ зрачковых реакций позволяет получить информацию о когнитивных процессах при решении различных задач. Степень расширения зрачка соответствует степени усилия, которое пациент прикладывает для решения задачи. Одним из наиболее точных пупиллометрических маркеров когнитивных процессов является индекс когнитивной активности. Точность пупиллометрии в оценке когнитивных функций можно увеличить за счет использования дополнительных методов оценки активности ВНС.

Пупиллометрия в клинических исследованиях

Оценка диаметра зрачка в покое и зрачковых реакций при демонстрации различных стимулов позволяет объективизировать состояние нервной системы пациента в целом, а также выраженность эмоциональной реакции и степень когнитивной нагрузки, испытываемой при выполнении различных заданий. В связи с этим пупиллометрия находит свое применение в клинической неврологии и психиатрии (Ferencová et al., 2021).

Метод пупиллометрии широко используется при изучении расстройств аутистического спектра (РАС) (de Vries et al., 2021; Shic et al., 2022; Kumano et al., 2022). Исследования зрачка в покое при данном заболевании дали неоднозначные результаты: если по одним данным у пациентов с РАС наблюдался более широкий диаметр зрачка, чем у здоровых людей (Andersen et al., 2009), то по другим данным у них отмечался более узкий зрачок (Martineau et al., 2011) или диаметр зрачка достоверно не отличался от показателей контрольной группы (Lawson et al., 2017). У пациентов с РАС наблюдались изменения фотореакции зрачка, она характеризовалась более длительным латентным периодом, меньшей амплитудой сокращения и меньшей скоростью сокращения сфинктера зрачка (Fan et al., 2009).

Исследование зрачковых реакций, вызванных заданиями, позволяет объективизировать состояние социальных когнитивных функций и оценить сенсорно-перцептивные функции при РАС (Shic et al., 2022). В частности, у пациентов наблюдалась атипичная зрачковая реакция (менее выраженная дилатация) на социальные стимулы (эмоциональные лица, боль) (Aguillon-Hernandez et al., 2020). Изменения сенсорно-перцептивных функций были продемонстрированы в экспериментах с визуальным поиском, во время которых у пациентов с РАС отмечалось повышенное расширение зрачка по сравнению со здоровыми людьми (DiCriscio, Troiani, 2017).

Пупиллометрия при аффективных расстройствах выявила целый ряд патологических изменений (De Zorzi L. et al., 2021). У подростков с большим депрессивным эпизодом отмечалось менее выраженное сужение зрачка в ответ на прослушивание слов с негативным смыслом, по сравнению со здоровыми людьми без депрессии в анамнезе (Siegle et al., 2003). С другой стороны, у подростков с депрессией отмечалось более выраженное расширение зрачка в ответ на предъявление лиц с эмоциональным выражением лица (грустным или счастливым) (Burkhouse et al., 2014). Индивидуальная вариабельность в ширине зрачка, а именно его большая ширина, была предиктором развития первого депрессивного эпизода у пациентов с субклиническими депрессивными симптомами (Cohen et al., 2019). Параметры фотореакции зрачка у подростков с депрессивным эпизодом также были изменены, они характеризовались более низкой степенью сужения зрачка (Mestanikova, 2019). У взрослых пациентов с депрессией был выявлен больший исходный диаметр зрачка, большая степень расширения зрачка в ответ на негативные эмоциональные стимулы, а также менее выраженная фотореакция (Marzouki et al., 2017). Оценка зрачковых реакций при выполнении заданий c подкреплением является перспективным методом выявления пациентов с нарушением процесса оценки подкрепления, как биомаркера повышенного риска развития рецидива большого депрессивного эпизода у пациентов в фазе ремиссии (Gauth et al., 2022).

При тревожных расстройствах у взрослых отмечалась более вялая фотореакция, более выраженное расширение зрачка. У детей c тревожным расстройством характер изменений зрачка зависел от валентности эмоционального стимула: в одной работе при демонстрации лиц с нейтральным выражением лица у детей отмечалась менее выраженная дилатация (Keil et al., 2018), в другой при демонстрации лиц со злобным выражением отмечалось повышенное расширение зрачка, а при демонстрации лиц с нейтральным выражением – менее выраженное уменьшение диаметра, чем у здоровых людей (Price et al., 2018). Особенности реакции зрачка также использовали в качестве биомаркера потенциальной эффективности проводимого лечения аффективных расстройств (Kleberg et al., 2019).

Исходный диаметр зрачка, а также особенности его фотореакции в младенческом возрасте являются генетически детерминированными признаками и могут быть предикторами развития шизофрении в более старшем возрасте (Portugal et al., 2022). У людей, страдающих шизофренией, наблюдалось снижение показателей фотореакции зрачка. Параметры фотореакции коррелировали со степенью снижения когнитивных функций, а также выраженностью негативных симптомов (Fattal et al., 2022).

При многих дегенеративных заболеваниях ЦНС структуры ВНС претерпевают дегенеративные изменения уже на ранних стадиях болезни и могут использоваться как биомаркеры для преклинической диагностики и контроля динамики патологического процесса (Chougule et al., 2019; Douglas et al., 2021). В частности, изучение фотореакции зрачка при болезни Альцгеймера (БА) продемонстрировало целый ряд изменений: увеличение латентности сужения зрачка на свет, снижение амплитуды сужения зрачка, более быстрое повторное расширение после удаления источника света, снижение максимальной скорости сужения и ускорения максимального сужения зрачка. Все эти изменения соответствовали дисфункции парасимпатической нервной системы (Chougule et al., 2019).

Более современный метод хроматической пупиллометрии позволяет отдельно оценить роль палочек, колбочек, а также меланопсин-содержащих ганглиозных клеток сетчатки (мГКС) в реализации фотореакции зрачка, за счет предъявления световых стимулов с различной длиной волны (Romagnoli et al., 2020). Уже на ранних стадиях БА наблюдается гибель мГКС, в связи с чем метод хроматичеcкой пупиллометрии является перспективным методом ранней (доклинической) диагностики БА (Lustig-Barzelay et al., 2022), однако необходимы дальнейшие исследования для определения ценности данной методики (Romagnoli et al., 2020; Oh et al., 2019). Оценка диаметра зрачка в покое и при когнитивной нагрузке может служить биомаркером степени когнитивных нарушений при БА и эффективности проводимого лечения (El Haj et al., 2022).

Пупиллометрия используется для оценки состояния когнитивных функций при рассеянном склерозе (de Rodez Benavent et al., 2022), состояния ВНС при новой коронавирусной инфекции COVID-19 (Daniel et al., 2022). В последнем случае меньший исходный диаметр зрачка был неблагоприятным прогностическим признаком (Daniel et al., 2022).

Вегетативные нарушения также развиваются на ранних стадиях болезни Паркинсона (БП). Исследования фотореакции зрачка при БП выявили достоверное снижение амплитуды его сужения, увеличение длительности латентого периода и целого ряда других показателей (Alhassan et al., 2022). Пупиллометрия может использоваться для раннего выявления БП, было показано, что в покое зрачок пациентов с БП уже, чем у здоровых людей (Tsitsi et al., 2021). По данным пупиллометрии можно судить о состоянии холинергической системы мозга при БП. В частности, было показано, что у пациентов с БП с застываниями при ходьбе, развитие которых связывают с недостаточностью холинергической системы, диаметр зрачка был больше на свету и в большей степени была удлинена латенция сужения зрачка (Alhassan et al., 2022). Скорость сокращения зрачка в рамках фотореакции снижается по мере прогрессирования БП (You et al., 2021). Выраженные изменения зрачковых реакций наблюдаются при мультисистемной атрофии (Park et al., 2019).

Портативные устройства для пупиллометрии могут использоваться для оценки функционального состояния головного мозга по состоянию глазодвигательной системы пациентов реанимационного профиля. Было показано, что пупиллометрические характеристики позволяют прогнозировать исход аноксического повреждения мозга, выявить на ранних стадиях признаки повышения внутричерепного давления и транстенториального вклинения (Bower et al., 2021). Учитывая важную роль норадреналина, который в основном синтезируется в области голубого пятна, в качестве медиатора нейропастичности, пупиллометрия может потенциально использоваться для оценки пластичности зрительной коры (Viglione et al., 2023).

Таким образом, пупиллометрия может использоваться в клинической неврологии и психиатрии. Анализ зрачковых реакций может применяться в ранней диагностике РАС, в частности для оценки особенностей восприятия, социально-когнитивных функций детей. Показатели пупиллометрии могут служить маркерами для диагностики шизофрении, для прогнозирования течения и оценки эффективности лечения аффективных расстройств. Зрачковые реакции изменяются при болезни Альцгеймера, болезни Паркинсона и могут использоваться для ранней диагностики последних.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, регуляция диаметра зрачка представляет собой сложный физиологический процесс, отражающий состояние не только ВНС, но и вышележащих структур. Изменение диаметра зрачка связано с активностью ВНС в ответ на изменение освещения. Однако эмоциональные стимулы и когнитивные нагрузки могут оказывать влияние на величину зрачка, меняя тонус ВНС вне зависимости от освещения. Этот механизм регуляции зрачковых реакций реализуется через голубое пятно, верхние холмики четверохолмия и другие структуры головного мозга.

Динамическая оценка диаметра зрачка в покое и при выполнении различных заданий позволяет оценить функциональное состояние головного мозга. Пупиллометрия является перспективным методом объективной оценки психоэмоциональных и когнитивных нарушений при аффективных расстройствах, шизофрении, депрессии, а также дегенеративных заболеваниях головного мозга.

Необходимы дальнейшие исследования, направленные на изучение механизмов регуляции зрачковых реакций, в частности особый интерес представляет изучение пупиллометрических параметров в сочетании с регистрацией движения глаз и использованием других электрофизиологических методик, а также параллельное использование пупиллометрии и методов функциональной визуализации. С точки зрения клинической практики необходима разработка стандартизированных заданий для оценки конкретных аспектов деятельности головного мозга методом пупиллометрии, которые смогут быть использованы для ранней диагностики и мониторинга течения нервных и психических болезней.