Har du et magnetisk kompass i hodet ditt?

Har du et magnetisk kompass i hodet ditt?
Lightspring / Shutterstock.com

Har mennesker mennesker en magnetisk forstand? Biologer vet andre dyr gjør det. De tror det hjelper skapninger, inkludert bier, skilpadder og fugler navigere gjennom verden.

Forskere har forsøkt å undersøke om mennesker hører hjemme på listen over magnetisk sensitive organismer. I flere tiår har det vært en frem og tilbake mellom positive rapporter og feil å demonstrere Egenskapen i mennesker, med tilsynelatende uendelig kontrovers.

De blandede resultatene i mennesker kan skyldes at nesten alle tidligere studier stod på atferdsmessige beslutninger fra deltakerne. Hvis mennesker har en magnetisk forstand, antyder daglig erfaring at det ville være svært svakt eller dypt underbevisst. Slike svake inntrykk kan lett bli feilfortolket - eller bare ubesvart - når du prøver å ta avgjørelser.

Så vår forskningsgruppe - inkludert a geofysisk biologen kognitiv nevroforsker og en neuroengineer - tok en annen tilnærming. Hva vi fant gir uten tvil den første konkrete nevrovitenskapelige bevis på at mennesker har en geomagnetisk forstand.

Hvordan virker en biologisk geomagnetisk forstand?

Jorden er omgitt av et magnetfelt, generert av bevegelsen av planetens flytende kjerne. Det er derfor et magnetisk kompass peker nordover. På jordens overflate er dette magnetfeltet ganske svakt, om 100 ganger svakere enn det av en kjøleskapmagnet.

Livet på jorden er eksponert for planetens evige geomagnetiske felt (har du et magnetisk kompass i hodet ditt?)Livet på jorden er eksponert for planetens evige geomagnetiske felt som varierer i intensitet og retning over planetarisk overflate. Nasky / Shutterstock.com

I løpet av de siste 50 årene har forskere vist at hundrevis av organismer i nesten alle grener av bakteriell, protoktister og dyrekonflikter har muligheten til å oppdage og reagere på dette geomagnetiske feltet. Hos noen dyr slik som honningbier - De geomagnetiske atferdsresponsene er så sterk som svarene til lys, lukt eller berøring. Biologer har identifisert sterke responser hos vertebrater som spenner fra fisk, amfibier, reptiler, mange fugler og et variert utvalg av pattedyr inkludert hval, gnagere, flaggermus, kuer og hunder - Den siste av dem kan trent for å finne en skjult barmagnet. I alle disse tilfellene bruker dyrene det geomagnetiske feltet som komponenter i deres homing og navigasjonsevner, sammen med andre tegn som syn, lukt og hørsel.

Skeptikere avviste tidlige rapporter om disse svarene, hovedsakelig fordi det ikke syntes å være en biofysisk mekanisme som kunne oversette jordens svake geomagnetiske felt til sterke nevrale signaler. Denne utsikten ble dramatisk endret av oppdagelse at levende celler har evnen til å bygge nanokrystaller av ferromagnetisk mineral magnetitt - i utgangspunktet små jernmagneter. Biogene krystaller av magnetitt ble først sett i tennene til en gruppe mollusker, senere i bakterie, og deretter i en rekke andre organismer som spenner fra protister og dyr som insekter, fisk og pattedyr, inkludert i vev av den menneskelige hjerne.


Få det siste fra InnerSelf


Likevel har forskere ikke vurdert mennesker å være magnetisk følsomme organismer.

Manipulerer magnetfeltet

I vår nye studie spurte vi 34-deltakere bare om å sitte i testkammeret mens vi direkte registrerte elektrisk aktivitet i hjernen deres med elektroencefalografi (EEG). Våre endret Faraday bur Inkluderte et sett med 3-akse-spoler som la oss skape styrte magnetfelter med høy ensartethet via elektrisk strøm vi løp gjennom ledningene. Siden vi lever i midtre breddegrader på den nordlige halvkule, dør miljømagnetfeltet i laboratoriet nedover mot nord på omtrent 60 grader fra horisontal.

I normallivet, når noen roterer hodet sitt - si nikkende opp og ned eller sving hodet fra venstre til høyre - retningen av det geomagnetiske feltet (som forblir konstant i rommet) vil skifte i forhold til skallen deres. Dette er ingen overraskelse for fagets hjerne, da det førte musklene til å bevege hodet på riktig måte i utgangspunktet.

Studiedeltakere satt i forsøkskammeret mot nord (har du et magnetisk kompass i hodet ditt?)Studiedeltakere satt i forsøkskammeret mot nord, mens det nedoverliggende pekefeltet roterte med urviseren (blå pil) fra nordvest til nordøst eller mot klokka (rød pil) fra nordøst til nordvest. Magnetic Field Laboratory, Caltech, CC BY-ND

I vårt eksperimentelle kammer kan vi flytte magnetfeltet stille i forhold til hjernen, men uten at hjernen har startet noe signal for å bevege hodet. Dette kan sammenlignes med situasjoner når hodet eller kofferten er passivt rotert av noen andre, eller når du er passasjer i et kjøretøy som roterer. I slike tilfeller vil kroppen din imidlertid fortsatt registrere vestibulære signaler om sin plassering i rommet, sammen med magnetfeltendringer - i kontrast var vår eksperimentelle stimulering bare et magnetisk feltskift. Da vi skiftet magnetfeltet i kammeret, opplevde deltakerne ikke noen åpenbare følelser.

EEG-dataene viste derimot at visse magnetfeltrotasjoner kunne utløse sterke og reproduserbare hjernesponser. Et EEG-mønster kjent fra eksisterende forskning, kalt alfa-ERD (hendelsesrelatert desynkronisering), oppstår vanligvis når en person plutselig oppdager og behandler en sensorisk stimulus. Hjernene var "bekymret" med den uventede forandringen i magnetfeltretningen, og dette utløste albølge-reduksjonen. At vi så slike alfa-ERD-mønstre som svar på enkle magnetiske rotasjoner, er kraftig bevis for menneskelig magnetoreception.

Video viser den dramatiske, utbredt nedgangen i alfa-bølgeamplituden:


Video viser det dramatiske, utbredt fallet i alfa-bølgeamplituden (dyp blå farge på venstre hodestøtt) etter rotasjon mot klokken. Ingen dråpe observeres etter klokken eller i fast tilstand. Connie Wang, Caltech

Våre deltakers hjerner reagerte bare når den vertikale delen av feltet pekte nedover ved ca. 60 grader (mens det dreier seg horisontalt), som det naturlig gjør her i Pasadena, California. De reagerte ikke på unaturlige retninger av magnetfeltet - for eksempel når det pekte oppover. Vi foreslår at responsen er innstilt på naturlige stimuli, som reflekterer en biologisk mekanisme som er formet av naturlig utvalg.

Andre forskere har vist at dyrs hjerner filtrerer magnetiske signaler, som bare svarer på de som er miljømessige relevante. Det er fornuftig å avvise et magnetisk signal som er for langt unna de naturlige verdiene, fordi det mest sannsynlig er fra en magnetisk anomali - for eksempel en belysningsstrekk eller lodestone-innskudd i bakken. En tidlig rapport om fugler viste at robins slutter å bruke det geomagnetiske feltet hvis styrken er mer enn om 25 prosent forskjellig fra hva de var vant til. Det er mulig denne tendensen kan være hvorfor tidligere forskere hadde problemer med å identifisere denne magnetiske sans - hvis de svekket opp styrken av magnetfeltet å "hjelpe" fagene oppdager det, kan de i stedet sørge for at fagets hjerner ignorerte det.

Videre viser vår serie av eksperimenter at reseptormekanismen - det biologiske magnetometeret hos mennesker - ikke er elektrisk induksjon, og kan fortelle nordover fra sør. Denne siste funksjonen utelukker helt den såkalte "Kvantkompass" eller "kryptokrom" mekanisme som er populær i disse dager i dyrelitteraturen om magnetoreception. Våre resultater er konsistente bare med funksjonelle magnetoreceptor celler basert på biologisk magnetitt hypotese. Legg merke til at et magnetittbasert system kan også forklare alle de adferdseffektene hos fugler som fremmer oppstarten av kvantkompasshypotesen.

Hjerner registrerer magnetiske skift, ubevisst

Våre deltakere var alle uvitende om magnetfeltskiftene og deres hjernespons. De følte at ingenting hadde skjedd under hele forsøket - de hadde bare satt alene i mørke stillhet i en time. Under, men deres hjerner viste et bredt spekter av forskjeller. Noen hjerner viste nesten ingen reaksjon, mens andre hjerner hadde alfa bølger som krympet til halvparten av deres normale størrelse etter et magnetisk feltskift.

Det gjenstår å se hva disse skjulte reaksjonene kan bety for menneskelig atferdsevne. Gjenspeiler de svake og sterke hjernesponsene noen slags individuelle forskjeller i navigasjonsevne? Kan de med svakere hjernesponser dra nytte av en slags trening? Kan de med sterke hjernesponser bli trent til å faktisk føle magnetfeltet?

En menneskelig respons på magnetiske felt i jordstyrken kan virke overraskende. Men gitt bevisene for magnetisk sensasjon hos våre forfedre, kan det være mer overraskende hvis mennesker hadde mistet helt siste del av systemet. Hittil har vi funnet bevis på at folk har jobbet med magnetiske sensorer som sender signaler til hjernen - en tidligere ukjent sensorisk evne i det underbevisste menneskelige sinn. Den fullstendige omfanget av vår magnetiske arv forblir oppdaget.Den Conversation

Om forfatterne

Shinsuke Shimojo, Gertrude Baltimore Professor i eksperimentell psykologi, California Institute of Technology; Daw-An Wu,, California Institute of Technology, og Joseph Kirschvink, Nico og Marilyn Van Wingen Professor i geobiologi, California Institute of Technology

Denne artikkelen er publisert fra Den Conversation under en Creative Commons-lisens. Les opprinnelige artikkelen.

Relaterte bøker

{amazonWS: searchindex = Bøker; søkeord = magnetisk menneskekropp; maxresultater = 3}

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

følg InnerSelf på

facebook-ikonettwitter-iconrss-ikonet

Få den siste via e-post

{Emailcloak = off}