• НОВОСТИ РОССИЙСКОГО ОФИСА СТХАПАТЬЯ ВЕДЫ
• НОВОСТИ МЕЖДУНАРОДНОГО ОФИСА СТХАПАТЬЯ ВЕДЫ
• ПРОГРЕССИВНЫЕ ИДЕИ И ТЕНДЕНЦИИ В СОВРЕМЕННОЙ АРХИТЕКТУРЕ

---

Навигация
<<< предыдущая новость	^ к списку ^	следующая новость >>>

07.01.20
Новое доказательство наличия магнитного чувства у человека, которое позволяет вашему мозгу обнаружить магнитное поле Земли

• Синсукэ Симодзё, Профессор экспериментальной психологии Калифорнийского технологического института
• Доу-Ан Ву, Калифорнийский технологический институт
• Иосиф Киршвинк, Калифорнийский технологический институт

Официальный отчет

 

У вас в голове есть магнитный компас? Lightspring/Shutterstock.com

Есть ли у человека магнитное чувство? Биологи знают, что это делают другие животные . Они думают, что это помогает существам, включая пчел, черепах и птиц  перемещаться по миру.

Ученые пытались выяснить, входят ли люди в список магнитно-чувствительных организмов. На протяжении десятилетий между положительными отчетами и неудачами в демонстрации этой черты у людей постоянно возникали противоречия, которые казались бесконечными.

Смешанные результаты у людей могут быть связаны с тем, что практически все прошлые исследования опирались на поведенческие решения участников. Если люди обладают магнитным чувством, ежедневный опыт подсказывает, что он будет очень слабым или глубоко подсознанием. Такие слабые впечатления легко могут быть неправильно истолкованы - или просто пропущены - при попытке принимать решения.

Поэтому наша исследовательская группа, включающая геофизического биолога, когнитивного нейробиолога и нейроинженера, выбрала другой подход. То, что мы обнаружили, возможно, является первым конкретным нейронаучным доказательством того, что у людей есть геомагнитное чувство.

Как работает биологическое геомагнитное чувство?

Жизнь на Земле подвергается воздействию постоянного геомагнитного поля планеты, которое изменяется по интенсивности и направлению на поверхности планеты. Nasky/Shutterstock.com

Земля окружена магнитным полем, генерируемым движением жидкого ядра планеты. Вот почему магнитный компас указывает на север. На поверхности Земли это магнитное поле довольно слабое, примерно в 100 раз слабее магнитного поля холодильника.

За последние 50 лет или около того, ученые показали, что сотни организмов почти во всех ветвях бактериального, протистического  и животных миров обладают способностью обнаруживать и реагировать на это геомагнитное поле. У некоторых животных -  таких как медоносные пчелы  - геомагнитные поведенческие реакции так же сильны, как и реакции на  свет, запах или прикосновение. Биологи вывели сильные реакции у позвоночных, начиная от  рыб,  земноводных,  рептилий,многочисленных птиц и разнообразных млекопитающих, включая  китов,  грызунов,  летучих мышей,  коров  и  собак - последний из которых может быть обучен находить скрытый магнитный стержень. Во всех этих случаях животные используют геомагнитное поле в качестве компонентов своих способностей самонаведения и навигации, наряду с другими сигналами, такими как зрение, запах и слух.

Скептики отвергли ранние сообщения об этих реакциях, в основном потому, что, не было биофизического механизма, который мог бы перевести слабое геомагнитное поле Земли в сильные нейронные сигналы. Этот взгляд был кардинально изменен открытием, что живые клетки  обладают способностью строить нанокристаллы  ферромагнитного минерального магнетита  - в основном, крошечные железные магниты. Биогенные кристаллы магнетита были впервые замечены в зубах одной группы моллюсков, позже в бактериях, а затем в различных других организмах, начиная от протистов и животных, таких как насекомые, рыбы и млекопитающие,  в том числе в тканях человеческогомозга.

Цепочки магнитосом из лосося нерки.Mann, Sparks, Walker & Kirschvink, 1988, CC BY-ND

Тем не менее, ученые не считают людей магнитно чувствительными организмами.

Манипулирование магнитным полем

Схематический чертеж испытательной камеры магниторецепции человека в Калифорнийском технологическом институте. Modified from 'Center of attraction' by C. Bickel (Hand, 2016).

В нашем новом исследовании мы попросили 34 участника просто сидеть в нашей испытательной камере, в то время как мы непосредственно регистрировали электрическую активность в их мозге с помощью электроэнцефалографии (ЭЭГ). Наша модифицированная клетка Фарадея  включала в себя набор 3-осевых катушек, которые позволяют нам создавать контролируемые магнитные поля высокой однородности с помощью электрического тока, который мы пропускали через его провода. Поскольку мы живем в средних широтах северного полушария, окружающее магнитное поле в нашей лаборатории опускается вниз на север примерно на 60 градусов от горизонтали.

В обычной жизни, когда кто-то поворачивает голову - скажем, кивает вверх и вниз или поворачивает голову слева направо - направление геомагнитного поля (которое остается постоянным в пространстве) будет смещаться относительно его черепа. Это не удивительно для мозга испытуемого, так как он в первую очередь направил мышцы на то, чтобы двигать головой соответствующим образом.

Участники исследования сидели в экспериментальной камере лицом на север, в то время как направленное вниз поле вращалось по часовой стрелке (синяя стрелка) с северо-запада на северо-восток или против часовой стрелки (красная стрелка) с северо-востока на северо-запад. Magnetic Field Laboratory, Caltech, CC BY-ND

В нашей экспериментальной камере мы можем бесшумно перемещать магнитное поле относительно мозга, но без того, чтобы мозг инициировал какой-либо сигнал для перемещения головы. Это сопоставимо с ситуациями, когда ваша голова или туловище пассивно вращается кем-то другим, или когда вы пассажир в транспортном средстве, которое вращается. Однако в этих случаях ваше тело будет по-прежнему регистрировать вестибулярные сигналы о своем положении в пространстве, наряду с изменениями магнитного поля – в отличие от этого, наша экспериментальная стимуляция была всего лишь сдвигом магнитного поля. Когда мы сдвинули магнитное поле в камере, наши участники не испытывали никаких явных ощущений.

Данные ЭЭГ, с другой стороны, показали, что определенные вращения магнитного поля могут вызвать сильные и воспроизводимые реакции мозга. Одна модель ЭЭГ, известная из существующих исследований, называемая альфа-ERD (десинхронизация, связанная с событиями), как правило, появляется, когда человек вдруг обнаруживает и обрабатывает сенсорный стимул. Мозг был «обеспокоен» неожиданным изменением направления магнитного поля, и это вызвало сокращение альфа-волны. То, что мы видели такие альфа-ЭРД модели в ответ на простые магнитные вращения, является мощным доказательством для магниторецепции человека.

Видео показывает резкое, широко распространенное падение амплитуды альфа-волны (темно-синий цвет на крайней левой голове) после вращения против часовой стрелки. Никакого падения не наблюдается после вращения по часовой стрелке или в фиксированном состоянии. Конни Ван, Калтех

Мозг наших участников реагировал только тогда, когда вертикальная составляющая поля была направлена вниз примерно на 60 градусов (при горизонтальном вращении), как это естественно происходит здесь, в Пасадене, штат Калифорния. Они не реагировали на неестественные направления магнитного поля – например, когда оно указывало вверх. Мы предполагаем, что реакция настроена на естественные стимулы, отражая биологический механизм, который был сформирован естественным отбором.

Другие исследователи показали, что мозг животных фильтрует магнитные сигналы, реагируя только на те, которые имеют отношение к окружающей среде. Имеет смысл отклонить любой магнитный сигнал, который слишком далек от естественных значений, потому что он, скорее всего, исходит от магнитной аномалии - например, от удара молнии или залежей магнетита в земле. Один из ранних отчетов о птицах показал, что малиновки перестают использовать геомагнитное поле, если его сила более чем на 25 процентов отличается от той, к которой они привыкли. Вполне возможно, что эта тенденция могла быть причиной того, что предыдущие исследователи испытывали трудности с идентификацией этого магнитного чувства – если бы они увеличили силу магнитного поля, чтобы “помочь” субъектам обнаружить его, они могли бы вместо этого могли убедиться, что мозг субъекта игнорирует его.

Более того, наша серия экспериментов показывает, что рецепторный механизм – биологический магнитометр у человека – не является электрической индукцией и может отличать север от юга. Эта последняя особенность полностью исключает так называемый "квантовый компас” или "криптохромный" механизм, популярный в наши дни в литературе о магниторецепции у животных. Наши результаты согласуются только с функциональными магниторецепторными клетками, основанными на биологической гипотезе магнетита. Обратите внимание, что система на основе магнетита также может объяснить все поведенческие эффекты у птиц, которые способствовали возникновению гипотезы квантового компаса.

Мозг регистрирует магнитные сдвиги подсознательно

Все наши участники не знали о сдвигах магнитного поля и реакциях своего мозга. Они чувствовали, что за все время эксперимента ничего не произошло – они просто сидели один в темной тишине в течение часа. Однако в глубине их мозга обнаружился широкий спектр различий. Некоторые мозги почти не реагировали, в то время как другие имели альфа-волны, которые уменьшались до половины своего нормального размера после сдвига магнитного поля.

Остается выяснить, что эти скрытые реакции могут означать для человеческих поведенческих способностей. Отражают ли слабые и сильные реакции мозга какие-то индивидуальные различия в навигационных способностях? Могут ли люди с более слабыми мозговыми реакциями извлечь пользу из какой-то тренировки? Можно ли научить тех, у кого сильные мозговые реакции, действительно чувствовать магнитное поле?

Реакция человека на магнитные поля силы Земли может показаться удивительной. Но, учитывая доказательства магнитных ощущений у наших животных предков, было бы еще более удивительно, если бы люди полностью полностью утратили все до последней части этой системы. До сих пор мы находили доказательства того, что у людей есть работающие магнитные датчики, посылающие сигналы в мозг – ранее неизвестная сенсорная способность в подсознании человека. Полный объем нашего магнетического наследства еще предстоит выяснить.

18 марта 2019 г.

Источник: theConversation.com