Lightspring / Shutterstock.com

Onko ihmisillä magneettinen merkitys? Biologit tietävät muut eläimet tekevät. He uskovat, että se auttaa olentoja, kuten mehiläisiä, kilpikonnia ja lintuja navigoi ympäri maailmaa.

Tutkijat ovat yrittäneet selvittää, kuuluvatko ihmiset magneettisesti herkkien organismien luetteloon. Vuosikymmeniä on ollut edestakaisin myönteisiä raportteja ja osoittavat piirre ihmisissä näennäisesti loputon kiista.

Sekalaiset tulokset ihmisissä voivat johtua siitä, että käytännössä kaikki aiemmat tutkimukset perustuivat osallistujien käyttäytymispäätöksiin. Jos ihmisillä on magneettinen merkitys, päivittäinen kokemus viittaa siihen, että se olisi hyvin heikko tai alitajunta. Tällaisia ​​heikot näyttökerrat voidaan helposti tulkita väärin - tai pelkästään ohi - yrittäessään tehdä päätöksiä.

Joten tutkimusryhmämme - mukaan lukien a geofysikaalinen biologi, The kognitiivinen neurotieteilijä ja neuroengineer - otti toisen lähestymistavan. Mitä löysimme luultavasti tarjoaa ensimmäisen konkreettisen neurotieteellisen todiste siitä, että ihmisillä on geomagneettinen merkitys.

Miten biologinen geomagneettinen tunne toimii?

Maapalloa ympäröi magneettikenttä, joka syntyy planeetan nestemäisen ytimen liikkeestä. Siksi magneettinen kompassi osoittaa pohjoiseen. Maan pinnalla tämä magneettikenttä on melko heikko, noin 100 kertaa heikompi kuin jääkaappimagneetin.

Elämä maapallolla on alttiina planeetan jatkuvasti näkyvälle geomagneettiselle kentälle, joka vaihtelee voimakkaasti ja suunnilleen planeettapinnan yli. Nasky / Shutterstock.com

Viimeisten 50-vuosien aikana tiedemiehet ovat osoittaneet, että satoja organismeja lähes kaikilla bakteerien aloilla, Alkueliöt ja eläinten valtakunnat pystyvät havaitsemaan ja reagoimaan tähän geomagneettiseen kenttään. Joissakin eläimissä - kuten mehiläiset - geomagneettiset käyttäytymisvasteet ovat yhtä vahva kuin vastaukset valoa, hajua tai kosketusta. Biologit ovat tunnistaneet voimakkaita vastauksia selkärankaisilla aina kala, sammakkoeläimet, matelijat, lukuisia lintuja ja erilaisia ​​nisäkkäitä, mukaan lukien valaita, jyrsijät, lepakot, lehmät ja koirat - joista viimeinen voidaan kouluttaa piilotetun magneetin löytämiseksi. Kaikissa näissä tapauksissa eläimet käyttävät geomagneettista kenttää niiden kotiutumis- ja navigointikykyjen komponenteina sekä muita vihjeitä, kuten näkö, haju ja kuulo.

Skeptikot hylkäsivät varhaisia ​​raportteja näistä vastauksista, suurelta osin siksi, että ei näyttänyt olevan biofyysinen mekanismi, joka voisi kääntää maapallon heikko geomagneettinen kenttä voimakkaiksi hermosignaaliksi. Tämä näkemys muuttui dramaattisesti löytää eläviä soluja on kyky rakentaa nanokiteitä ferromagneettisia mineraali magnetiitti - pohjimmiltaan pienet rautamagneetit. Magnetiitin biogeeniset kiteet näkyivät ensin yhden ryhmän nilviäisten hampaissa bakteeritja sitten monissa muissa organismeissa, jotka ulottuvat protisteista ja eläimistä, kuten hyönteisistä, kaloista ja nisäkkäistä, myös ihmisen aivojen kudoksissa.

Kuitenkin tiedemiehet eivät ole pitäneet ihmistä magneettisesti herkkiä organismeja.

Magneettikentän manipulointi

Uudessa tutkimuksessamme pyysimme 34-osallistujia yksinkertaisesti istumaan testauskammiomme, kun me tallensimme sähköisen aktiivisuuden suoraan aivoissaan elektroenkefalografialla (EEG). Muutettu Faraday-häkki Siihen sisältyi joukko 3-akseleita, joiden avulla voimme luoda hallittuja magneettikenttiä, joilla on suuri yhdenmukaisuus sähkövirran kautta, jotka kulkimme sen johdinten läpi. Koska elämme pohjoisen pallonpuoliskon puolivälin leveysasteilla, laboratoriossamme oleva ympäristömagneettikenttä laskee alaspäin pohjoiseen noin 60-asteikolla vaakatasosta.

Normaalissa elämässä, kun joku pyörii päänsä - eli nyökkää ylös ja alas tai kääntämällä päätä vasemmalta oikealle - geomagneettisen kentän suunta (joka säilyy vakiona avaruudessa) siirtyy suhteessa niiden kalloon. Tämä ei ole yllätys kohteen aivoille, koska se ohjasi lihaksia siirtämään päätä sopivalla tavalla ensin.

Tutkimuksen osanottajat istuivat koekammioon pohjoiseen päin, kun taas alaspäin osoittava kenttä pyörii myötäpäivään (sininen nuoli) luoteesta koilliseen tai vastapäivään (punainen nuoli) koillisesta luoteeseen. Magneettikenttälaboratorio, Caltech, CC BY-ND

Kokeilukammiossa voimme siirtää magneettikentän hiljaa suhteessa aivoihin, mutta ilman aivoja, jotka ovat aloittaneet mitään signaalia pään siirtämiseksi. Tämä on verrattavissa tilanteisiin, joissa joku muu pyörittää pään tai rungon passiivisesti tai kun olet matkustaja ajoneuvossa, joka pyörii. Tällöin kehosi rekisteröi kuitenkin edelleen vestibulaarisia signaaleja sen asemasta avaruudessa ja magneettikentän muutokset - sen sijaan kokeellinen stimulaatio oli vain magneettikentän muutos. Kun siirrimme magneettikentän kammioon, osallistujamme eivät kokeneet mitään ilmeisiä tunteita.

EEG-tiedot toisaalta osoittivat, että tietyt magneettikentän kierrosta voisivat aiheuttaa voimakkaita ja toistettavia aivovasteita. Yksi EEG-malli, joka tunnetaan olemassa olevasta tutkimuksesta, nimeltään alfa-ERD (tapahtumiin liittyvä desynkronointi), näkyy tyypillisesti silloin, kun henkilö havaitsee äkillisesti aistinvaraisen ärsykkeen ja käsittelee sitä. Aivot olivat "huolissaan" odottamattomalla muutoksella magneettikentän suunnassa, ja tämä laukaisi alfa-aallon vähennyksen. Se, että näimme tällaiset alfa-ERD-mallit vastauksena yksinkertaisiin magneettisiin kiertoihin, on voimakas todiste ihmisen magnetoretseptistä.

Video näyttää alfa-aallon amplitudin dramaattisen ja laajamittaisen laskun:

{youtube}6Y4S2eG9BJA{/youtube}
Video näyttää dramaattisen, laajalle levinneen alfa-aallon amplitudin pudotuksen (syvän sininen väri vasemmalla puolella) vastapäivään. Pudotusta ei havaita myötäpäivään tai kiinteässä kunnossa. Connie Wang, Caltech

Osallistujamme aivot vastasivat vain, kun kentän pystysuuntainen osa osoitti alaspäin noin 60-asteissa (vaakasuunnassa pyörittäessä), kuten se on luonnollisesti tässä Kaliforniassa Pasadenassa. He eivät vastanneet magneettikentän luonnottomiin suuntiin - kuten silloin, kun se osoitti ylöspäin. Suosittelemme, että vaste on viritetty luonnollisiin ärsykkeisiin, mikä heijastaa biologista mekanismia, jota on luonnollinen valinta.

Muut tutkijat ovat osoittaneet, että eläinten aivot suodattavat magneettisignaaleja vastaamalla vain niihin, jotka ovat ympäristön kannalta merkityksellisiä. On järkevää hylätä mikä tahansa magneettinen signaali, joka on liian kaukana luonnonarvoista, koska se on todennäköisimmin peräisin magneettisesta poikkeamisesta - valaistuslakasta tai lepäämästä maahan maahan. Yksi varhainen raportti lintuista osoitti, että robins lopettaa geomagneettisen kentän käytön, jos vahvuus on enemmän kuin noin 25-prosentti eroaa siitä, mitä he olivat tottuneet. On mahdollista, että tämä suuntaus voi olla, miksi aiemmilla tutkijoilla oli vaikeuksia tunnistaa tämä magneettinen tunne - jos ne olivat magneettikentän lujuutta "auttaa" aiheita havaitsemaan, he olisivat ehkä varmistaneet, että oppilaiden aivot eivät huomioineet sitä.

Lisäksi koesarjamme osoittavat, että reseptorimekanismi - ihmisen biologinen magnetometri - ei ole sähköinen induktio, ja se voi kertoa pohjoiseen etelästä. Tämä jälkimmäinen ominaisuus sulkee kokonaan pois ns "Kvantti kompassi" tai "cryptochrome" mekanismi, joka on suosittu näinä päivinä eläinkirjallisuudessa magneettikuvauksesta. Tuloksemme ovat johdonmukaisia ​​vain funktionaalisten magnetoreceptorien kanssa, jotka perustuvat biologisen magnetiitin hypoteesi. Huomaa, että magneettipohjainen järjestelmä voi myös selittää kaikki käyttäytymisen vaikutukset lintuihin joka edisti kvanttikompassin hypoteesin nousua.

Aivot rekisteröivät magneettivaihtelut alitajuisesti

Osallistujamme eivät olleet tietoisia magneettikentän muutoksista ja niiden aivovastauksista. He kokivat, että koko kokeilun aikana ei ollut mitään tapahtunut - he vain istuivat yksin tummassa hiljaisuudessa tunnin ajan. Alla kuitenkin heidän aivonsa paljastivat monenlaisia ​​eroja. Jotkut aivot osoittivat lähes mitään reaktiota, kun taas muilla aivoilla oli alfa-aaltoja, jotka laskivat puoleen normaalikokoistaan ​​magneettikentän muutoksen jälkeen.

On vielä nähtävissä, mitä nämä piilotetut reaktiot saattavat merkitä ihmisen käyttäytymiseen. Onko heikko ja vahva aivovaikutus heijastanut jonkinlaista yksilöllistä eroa navigointikyvyssä? Voivatko heikommat aivovaikutukset hyötyä jonkinlaisesta koulutuksesta? Voidaanko heitä, joilla on voimakas aivovaste, koulutettava todella tuntemaan magneettikentän?

Ihmisen vastaus maapohjan magneettikenttiin saattaa vaikuttaa yllättävältä. Mutta kun otetaan huomioon todisteet magneettisesta tunneesta eläinten esi-isissämme, saattaa olla yllättävämpää, jos ihmiset olisivat menettäneet järjestelmän viimeiset osat kokonaan. Tähän mennessä olemme löytäneet todisteita siitä, että ihmisillä on toimivia magneettiantureita, jotka lähettävät signaaleja aivoihin - aikaisemmin tuntematon aistillinen kyky alitajunnan ihmisen mielessä. Magneettisen perintömme koko laajuus on vielä löydettävä.

Tietoja kirjoittajista

Shinsuke Shimojo, Gertrude Baltimore, kokeellisen psykologian professori, Kalifornian teknillinen korkeakoulu; Daw-An Wu,, Kalifornian teknillinen korkeakouluja Joseph Kirschvink, Nico ja Marilyn Van Wingen geobiologian professori, Kalifornian teknillinen korkeakoulu

Tämä artikkeli julkaistaan ​​uudelleen Conversation Creative Commons -lisenssin alla. Lue alkuperäinen artikkeli.

Liittyvät kirjat

at InnerSelf Market ja Amazon