Lightspring / Shutterstock.com

Ființele umane au un simț magnetic? Biologii știu fac alte animale. Ei cred că ajută creaturi, inclusiv albine, broaște țestoase și păsări navigați prin lume.

Oamenii de știință au încercat să investigheze dacă oamenii aparțin pe lista organismelor sensibile magnetic. De zeci de ani, a existat o întoarcere rapoarte pozitive și eșecurile de a demonstra trăsătura la oameni, cu controverse aparent nesfârșite.

Rezultatele mixte la oameni se pot datora faptului că practic toate studiile anterioare s-au bazat pe deciziile comportamentale ale participanților. Dacă ființele umane posedă un simț magnetic, experiența zilnică sugerează că ar fi foarte slab sau profund subconștient. Astfel de impresii slabe ar putea fi ușor interpretate greșit - sau pur și simplu ratate - atunci când se încearcă luarea deciziilor.

Deci, grupul nostru de cercetare - inclusiv un biolog geofizic, A neurolog științific și neuroinginer - a luat o altă abordare. Ce am găsit oferă, fără îndoială, primul neurocientific concret dovezi că oamenii au un simț geomagnetic.

Cum funcționează un simț geomagnetic biologic?

Pământul este înconjurat de un câmp magnetic, generat de mișcarea miezului lichid al planetei. De aceea, o busolă magnetică indică nordul. La suprafața Pământului, acest câmp magnetic este destul de slab, de aproximativ 100 de ori mai slab decât cea a unui magnet de frigider.

Viața pe Pământ este expusă câmpului geomagnetic mereu prezent al planetei, care variază în intensitate și direcție pe suprafața planetei. Nasky / Shutterstock.com

În ultimii 50 de ani, oamenii de știință au arătat că sute de organisme din aproape toate ramurile bacteriene, protistă iar regatele animale au capacitatea de a detecta și de a răspunde la acest câmp geomagnetic. La unele animale - precum albinele - răspunsurile comportamentale geomagnetice sunt la fel de puternic ca răspunsurile la lumină, miros sau atingere. Biologii au identificat răspunsuri puternice la vertebrate, de la peşte, amfibieni, reptile, numeroase păsări și o varietate diversă de mamifere, inclusiv balene, rozătoare, lilieci, vaci și câini - ultimul dintre care poate fi antrenat pentru a găsi un magnet ascuns. În toate aceste cazuri, animalele folosesc câmpul geomagnetic ca componente ale abilităților lor de navigare, precum și alte indicii precum vederea, mirosul și auzul.

Scepticii au respins rapoartele timpurii despre aceste răspunsuri, în mare parte pentru că nu părea să existe un mecanism biofizic care ar putea traduce câmpul geomagnetic slab al Pământului în semnale neuronale puternice. Această viziune a fost modificată dramatic de descoperirea că celulele vii au capacitatea de a construiți nanocristale ale feromagnetic magnetit mineral - practic, magneți mici de fier. Cristalele biogene de magnetit au fost observate mai întâi în dinții unui grup de moluște, mai târziu în bacteriiși apoi într-o varietate de alte organisme, de la protiști și animale, cum ar fi insecte, pești și mamifere, inclusiv în țesuturile creierului uman.

Cu toate acestea, oamenii de știință nu au considerat că oamenii sunt organisme sensibile magnetic.

Manipularea câmpului magnetic

În noul nostru studiu, am cerut celor 34 de participanți să stea pur și simplu în camera noastră de testare în timp ce înregistram direct activitatea electrică în creierul lor cu electroencefalografie (EEG). Modificat nostru Cusca Faraday a inclus un set de bobine cu 3 axe care ne permit să creăm câmpuri magnetice controlate de uniformitate ridicată prin intermediul curentului electric pe care l-am trecut prin firele sale. Din moment ce trăim în latitudini medii ale emisferei nordice, câmpul magnetic de mediu din laboratorul nostru scade în jos spre nord, la aproximativ 60 de grade față de orizontală.

În viața normală, când cineva își rotește capul - să zicem, dând din cap în sus și în jos sau rotind capul de la stânga la dreapta - direcția câmpului geomagnetic (care rămâne constant în spațiu) se va schimba în raport cu craniul. Aceasta nu este o surpriză pentru creierul subiectului, deoarece a dirijat mușchii să miște capul în mod corespunzător, în primul rând.

Participanții la studiu s-au așezat în camera experimentală orientată spre nord, în timp ce câmpul orientat în jos se rotea în sensul acelor de ceasornic (săgeată albastră) de la nord-vest la nord-est sau în sens invers acelor de ceasornic (săgeată roșie) de la nord-est la nord-vest. Laboratorul câmpului magnetic, Caltech, CC BY-ND

În camera noastră experimentală, putem muta câmpul magnetic în liniște față de creier, dar fără ca creierul să fi inițiat niciun semnal pentru a mișca capul. Acest lucru este comparabil cu situațiile în care capul sau portbagajul dvs. sunt rotite pasiv de către altcineva sau când sunteți pasager într-un vehicul care se rotește. În aceste cazuri, totuși, corpul dvs. va înregistra în continuare semnale vestibulare despre poziția sa în spațiu, împreună cu schimbările câmpului magnetic - în schimb, stimularea noastră experimentală a fost doar o schimbare a câmpului magnetic. Când am mutat câmpul magnetic în cameră, participanții noștri nu au experimentat niciun sentiment evident.

Datele EEG, pe de altă parte, au arătat că anumite rotații ale câmpului magnetic ar putea declanșa răspunsuri cerebrale puternice și reproductibile. Un tipar EEG cunoscut din cercetările existente, numit alfa-ERD (desincronizare legată de evenimente), apare de obicei atunci când o persoană detectează și procesează brusc un stimul senzorial. Creierele erau „îngrijorate” de schimbarea neașteptată a direcției câmpului magnetic și acest lucru a declanșat reducerea undei alfa. Că am văzut astfel de modele alfa-ERD ca răspuns la rotații magnetice simple este o dovadă puternică a magnetorecepției umane.

Videoclipul arată scăderea dramatică, pe scară largă, a amplitudinii undei alfa:

{youtube}6Y4S2eG9BJA{/youtube}
Videoclipul arată scăderea dramatică, larg răspândită a amplitudinii undei alfa (culoare albastru intens pe capul din stânga) după rotații în sens invers acelor de ceasornic. Nu se observă nicio cădere după rotația în sensul acelor de ceasornic sau în starea fixă. Connie Wang, Caltech

Creierul participanților noștri a răspuns doar atunci când componenta verticală a câmpului a fost îndreptată în jos la aproximativ 60 de grade (în timp ce se rotea orizontal), așa cum se întâmplă în mod natural aici, în Pasadena, California. Ei nu au răspuns la direcții nenaturale ale câmpului magnetic - cum ar fi atunci când acesta a fost îndreptat în sus. Sugerăm că răspunsul este acordat stimulilor naturali, reflectând un mecanism biologic care a fost modelat de selecția naturală.

Alți cercetători au arătat că creierul animalelor filtrează semnale magnetice, răspunzând doar la cele care sunt relevante pentru mediu. Este logic să respingem orice semnal magnetic care este prea departe de valorile naturale, deoarece cel mai probabil provine dintr-o anomalie magnetică - o lovitură de iluminat sau un depozit de piatră în sol, de exemplu. Un raport timpuriu asupra păsărilor a arătat că robinele încetează să mai folosească câmpul geomagnetic dacă puterea este mai mult de aproximativ 25 la sută diferit de ceea ce erau obișnuiți. Este posibil ca această tendință să fie motivul pentru care cercetătorii anteriori au avut probleme cu identificarea acestui simț magnetic - dacă au a redus puterea câmpului magnetic pentru a „ajuta” subiecții să-l detecteze, s-ar fi putut asigura în schimb că creierul subiecților îl ignoră.

Mai mult, seria noastră de experimente arată că mecanismul receptorului - magnetometrul biologic la ființele umane - nu este inducție electrică și poate spune nordul de la sud. Această din urmă caracteristică exclude complet așa-numitul „Busolă cuantică” sau „criptocrom” mecanism care este popular în zilele noastre în literatura animală despre magnetorecepție. Rezultatele noastre sunt în concordanță numai cu celulele magnetoreceptoare funcționale bazate pe ipoteza magnetitei biologice. Rețineți că un sistem bazat pe magnetită poate explica, de asemenea toate efectele comportamentale la păsări care a promovat creșterea ipotezei compasului cuantic.

Creierele înregistrează schimbări magnetice, subconștient

Participanții noștri nu erau conștienți de schimbările câmpului magnetic și de răspunsurile creierului lor. Au simțit că nu s-a întâmplat nimic pe parcursul întregului experiment - doar că au stat singuri în tăcere întunecată timp de o oră. Totuși, dedesubt, creierul lor a dezvăluit o gamă largă de diferențe. Unele creiere nu au prezentat aproape nicio reacție, în timp ce alte creiere au unde alfa care s-au micșorat la jumătate din dimensiunea normală după o schimbare a câmpului magnetic.

Rămâne de văzut ce ar putea însemna aceste reacții ascunse pentru capacitățile comportamentale umane. Răspunsurile slabe și puternice ale creierului reflectă un fel de diferențe individuale în capacitatea de navigație? Cei cu răspunsuri cerebrale mai slabe pot beneficia de un fel de antrenament? Cei cu răspunsuri cerebrale puternice pot fi instruiți să simtă efectiv câmpul magnetic?

Un răspuns uman la câmpurile magnetice ale puterii Pământului ar putea părea surprinzător. Dar, având în vedere dovezile privind senzația magnetică la strămoșii noștri de animale, ar putea fi mai surprinzător dacă oamenii ar fi pierdut complet până la ultima parte a sistemului. Până în prezent, am găsit dovezi că oamenii au senzori magnetici de lucru care trimit semnale către creier - o capacitate senzorială necunoscută anterior în mintea subconștientă a omului. Întreaga măsură a moștenirii noastre magnetice rămâne de descoperit.

Despre autori

Shinsuke Shimojo, Gertrude Baltimore Profesor de psihologie experimentală, California Institute of Technology; Daw-An Wu,, California Institute of Technologyși Joseph Kirschvink, Nico și Marilyn Van Wingen profesor de geobiologie, California Institute of Technology

Acest articol este republicat de la Conversaţie sub licență Creative Commons. Citeste Articol original.

Cărți conexe

at InnerSelf Market și Amazon