Pupilldiameter (PD) kan påvirkes av en lang rekke faktorer, og måling av PD som endres over tid kalles pupillometri. PD styres av iris-lukkemuskelen (involvert i innsnevring) og irisdilatatormuskelen (involvert i dilatasjon). Innsnevringsmuskelen er innervert av det parasympatiske systemet og involverer kolinerge fremspring, mens irisdilatatoren er innervert av det sympatiske systemet som involverer noradrenerge og kolinerge projeksjoner ^1,2,3. Den mest kjente stimulansen for å indusere PD-endringer er luminansinnsnevring og dilatasjonsresponser av pupillen kan produseres ved variasjoner i omgivelseslysintensitet². PD endres også som en funksjon av brennvidde². Det har imidlertid vært kjent i flere tiår at PD også viser ikke-luminansrelaterte svingninger 4,5,6,7. For eksempel kan endringer i indre mentale tilstander fremkalle forbigående PD-endringer. Eleven utvider seg som respons på følelsesmessig ladede stimuli eller øker med opphisselse 4,5,8,9. Elevutvidelse kan også være relatert til andre kognitive mekanismer, for eksempel økt mental innsats eller oppmerksomhet^10,11,12,13. På grunn av dette forholdet mellom elevstørrelsesvariasjoner og mentale tilstander, har PD-endringer blitt utforsket som en markør for kliniske lidelser som schizofreni 14,15, angst 16,17,18, Parkinsons sykdom ^19,20 og Alzheimers sykdom ²¹ blant andre. Hos dyr sporer PD-endringer interne atferdstilstander og er korrelert med nevronaktivitetsnivåer i kortikale områder^22,23,24,25. Pupilldiameter har også vist seg å være en pålitelig indikator på søvntilstanden hos mus²⁶. Disse PD-endringene relatert til opphisselse og den indre tilstanden forekommer vanligvis på lange tidsskalaer i størrelsesorden flere titalls sekunder.

Innen hørselsforskning, både hos normalhørsel og hørselshemmede, har lytteanstrengelse og auditiv persepsjon blitt vurdert ved hjelp av pupillometri. Disse studiene involverer vanligvis trente forskningspersoner^27,28,29,30 som utfører ulike typer deteksjons- eller anerkjennelsesoppgaver. På grunn av det nevnte forholdet mellom opphisselse og PD, har økt oppgaveengasjement og lytteinnsats vist seg å være korrelert med økte elevutvidelsesresponser 30,31,32,33,34,35. Dermed har pupillometri blitt brukt til å demonstrere at økt lytteinnsats brukes til å gjenkjenne spektralt degradert tale hos normalhørende lyttere^29,36. Hos hørselshemmede lyttere, som mennesker med aldersrelatert hørselstap 27,30,37,38,39,40,41 og cochleaimplantatbrukere ^42,43, økte også elevresponsen med redusert taleforståelse. Hørselshemmede lyttere viste imidlertid større utvidelse av pupillene under lettere lytteforhold sammenlignet med normalthørende personer 27,30,37,38,39,40,41,42,43. Men eksperimenter som krever at lytteren utfører en anerkjennelsesoppgave, er ikke alltid mulig – for eksempel hos spedbarn eller i noen dyremodeller. Dermed kan ikke-luminansrelaterte elevresponser fremkalt av akustiske stimuli være en levedyktig alternativ metode for å vurdere auditiv deteksjon i disse tilfellene^44,45. Tidligere studier viste en forbigående og stimulusbundet pupillutvidelse som en del av orienteringsrefleksen⁴⁶. Senere studier har vist bruk av stimulusbundne elevdilatasjoner for å utlede frekvensfølsomhetskurver i ugler^47,48. Nylig har disse metodene blitt tilpasset for å vurdere sensitiviteten av elevutvidelsesresponsen hos spedbarn⁴⁸. Pupillometri har vist seg å være en pålitelig og ikke-invasiv tilnærming for å estimere terskler for auditiv deteksjon og diskriminering hos passivt lyttende marsvin (GP) ved å bruke et bredt spekter av enkle (toner) og komplekse (GP-vokaliseringer) stimuli⁴⁹. Disse stimulusrelaterte PD-endringene forekommer vanligvis ved raskere tidsskalaer i størrelsesorden flere sekunder og er knyttet til stimulustiming. Her foreslås pupillometri av stimulusrelaterte PD-endringer som en metode for å studere atferdseffekter av ulike typer hørselshemming i dyremodeller. Spesielt er pupillometriprotokoller til bruk hos allmennleger, en veletablert dyremodell av ulike typer auditive patologier^{50,51,52,53,54,55,56} (se også referanse ⁵⁷ for en uttømmende gjennomgang) beskrevet.

Selv om denne teknikken er demonstrert hos fastleger med normal hørsel, kan disse metodene lett tilpasses andre dyremodeller og dyremodeller av ulike auditive patologier. Det er viktig at pupillometri kan kombineres med andre ikke-invasive målinger som EEG, samt med invasive elektrofysiologiske opptak for å studere mekanismene som ligger til grunn for mulige lyddeteksjons- og persepsjonsunderskudd. Endelig kan denne tilnærmingen også brukes til å etablere brede likheter mellom menneske- og dyremodeller.