Chronotype, PER3 gene, time of day and age as factors modifying the pupil diameter

The aim of this study was to examine relationships between pupil diameter and chronotype, polymorphism in the PER3 gene, time of the day, and age. Pupil size is an indicator of autonomic nervous system activation (eg. pupil light reflex in response to light stimuli), but also of more complex processes such as emotions, sleepiness, cognitive overload or stress. These processes may also be depended on a chronotype, which is defined as an individual preference for circadian time activity. There are three main chronotypes - morning (so-called „larks"), intermediate, and evening (so-called „owls”). Studies show that one of the genes responsible for the circadian cycle is the PER3 gene. It has three polymorphisms: PER3 4/4 - probably connected to the evening type, PER3 5/5 - to the morning type, and PER3 4/5 - which does not have clear connections. The measurement was carried out twice - during the preferred hours of activity and during hours considered by an individual as unfavourable. In addition, two variants were included in each measurement - a blue stimulus on a red background and a red stimulus on a blue background, which activated the melanopsin system or rods and cones, respectively. In current research, I have shown that all of mentioned factors affect the pupil size as follows: 1) people with the evening chronotype and the PER3 4/4 gene have larger pupils in all experimental conditions than people with the morning chronotype and the PER3 5/5 and PER3 4/5 genes; 2) both groups have larger pupils in the morning than in the evening; 3) the pupil size decreases with age. However, no interaction effect between the chronotype and the time of the day, and the chronotype and the activation of the melanopsin system was observed.

Celem niniejszej pracy jest sprawdzenie zależności między średnicą źrenicy a chronotypem, polimorfizmem genu PER3, porą dnia oraz wiekiem osób badanych. Rozmiar źrenicy jest wskaźnikiem niektórych czynności autonomicznego układu nerwowego (np. odruch zmniejszania źrenicy w odpowiedzi na bodziec świetlny), ale także bardziej złożonych procesów, takich jak emocje, senność, przeciążenie poznawcze i stres. Te złożone procesy zależne mogą również być od chronotypu, który definiowany jest jako indywidualna preferencja jednostki co do czasu aktywności w cyklu okołodobowym. Wyróżniane są trzy zasadnicze grupy chronotypowe - poranna (tzw. „skowronki”), pośrednia i wieczorna (tzw. „sowy”). Dotychczasowe badania wykazują, że jednym z genów odpowiedzialnym za cykl okołodobowy jest gen PER3. Posiada on trzy polimorfizmy: PER3 4/4 - związany prawdopodobnie z typem wieczornym, PER3 5/5 - związany prawdopodobnie z typem porannym, oraz PER3 4/5 - który według badań nie wykazuje jednoznacznego związku. Badanie odbywało się dwukrotnie - w preferowanych godzinach aktywności osób badanych oraz w godzinach uznawanych przez nich za niesprzyjające. Dodatkowo, w każdym z pomiarów uwzględnione były dwa warianty - niebieski bodziec na czerwonym tle oraz czerwony bodziec na niebieskim tle, które aktywowały odpowiednio układ melanopsynowy oraz czopki i pręciki. W niniejszych badaniu wykazałam, że wszystkie analizowane czynniki mają wpływ na rozmiar źrenicy: 1) osoby z chronotypem wieczornym i genem PER3 4/4 mają we wszystkich warunkach eksperymentalnych większe źrenice niż osoby z chronotypem porannym i genem PER3 5/5 oraz PER3 4/5; 2) obydwie grupy mają większe źrenice rano niż wieczorem; 3) wraz z wiekiem zmniejsza się wielkość źrenicy. Nie wykazano jednak efektu interakcyjnego między chronotypem a porą dnia oraz chronotypem a aktywacją systemu melanopsynowego.