Lightspring / Shutterstock.com

Mayroon ba ang mga tao na may magnetic sense? Alam ng mga biologist ginagawa ng iba pang mga hayop. Sa tingin nila nakatutulong ito sa mga nilalang kabilang ang mga bees, turtles at mga ibon mag-navigate sa buong mundo.

Sinisikap ng mga siyentipiko na siyasatin kung ang mga tao ay nabibilang sa listahan ng mga sensitibong sensitibong organismo. Para sa mga dekada, nagkaroon ng back-and-balik sa pagitan positibong ulat at pagkabigo upang ipakita ang katangian sa mga tao, may tila walang katapusan na kontrobersiya.

Ang mga halo-halong resulta sa mga tao ay maaaring dahil sa ang katunayan na ang halos lahat ng mga nakaraang pag-aaral ay nakasalalay sa mga desisyon sa pag-uugali mula sa mga kalahok. Kung ang mga tao ay nagtataglay ng isang magnetic sense, ang pang-araw-araw na karanasan ay nagpapahiwatig na ito ay magiging lubhang mahina o malalim na hindi malay. Ang mga malungkot na impresyon ay madaling maunawaan ng maling interpretasyon - o mali lamang ang nakaligtaan - kapag sinusubukang gumawa ng mga desisyon.

Kaya ang aming grupo ng pananaliksik - kabilang ang isang geophysical biologistSa cognitive neuroscientist at neuroengineer - kinuha ang isa pang paraan. Ano ang nakita namin arguably nagbibigay ng unang kongkreto neuroscientific katibayan na ang mga tao ay may geomagnetic kahulugan.

Paano gumagana ang isang biological geomagnetic kahulugan?

Ang Earth ay napapalibutan ng isang magnetic field, na binuo ng kilusan ng likido core ng planeta. Ito ang dahilan kung bakit ang isang magnetic compass ay tumuturo sa hilaga. Sa ibabaw ng Earth, medyo mahina ang magnetic field na ito, tungkol sa 100 beses na weaker kaysa sa isang magneto ng ref.

Ang Buhay sa Earth ay napakita sa kasalukuyang geomagnetic field ng planeta na nag-iiba sa intensity at direksyon sa buong planeta ibabaw. Nasky / Shutterstock.com

Sa nakalipas na mga taon ng 50, ipinakita ng mga siyentipiko na daan-daang mga organismo sa halos lahat ng sangay ng bacterial, protist at ang kaharian ng mga hayop ay may kakayahang makita at tumugon sa geomagnetic field na ito. Sa ilang mga hayop - tulad ng honey bees - Ang mga tugon ng geomagnetic na asal ay bilang malakas na mga tugon sa liwanag, amoy o hawakan. Nakilala ng mga biologist ang matinding tugon sa mga vertebrates mula sa isda, amphibians, reptiles, maraming mga ibon at iba't ibang uri ng mammal kabilang mga balyena, rodents, paniki, cows at aso - ang huling na maaaring sinanay upang makahanap ng nakatagong magnet na bar. Sa lahat ng mga kaso na ito, ginagamit ng mga hayop ang geomagnetiko na larangan bilang mga bahagi ng kanilang mga kakayahan sa pag-abot at pag-navigate, kasama ang iba pang mga pahiwatig tulad ng paningin, amoy at pandinig.

Ang mga may pag-aalinlangan ay nagbigay ng maagang mga ulat sa mga sagot na ito, sa kalakhan dahil walang mukhang isang biophysical na mekanismo na maaaring isalin ang mahina geomagnetic field ng Earth sa malakas na mga signal ng neural. Ang view na ito ay binago nang malaki ng natuklasan na ang buhay na mga selula magkaroon ng kakayahan na bumuo ng nanocrystals ng ferromagnetic mineral magnetite - karaniwang, maliit na magneto ng bakal. Ang mga biogenic crystals ng magnetite ay unang nakita sa mga ngipin ng isang grupo ng mga mollusk, sa dakong huli bakterya, at pagkatapos ay sa iba't ibang iba pang mga organismo mula sa mga protista at hayop tulad ng mga insekto, isda at mammal, kabilang na sa loob ng mga tisyu ng utak ng tao.

Gayunpaman, hindi itinuturing ng mga siyentipiko ang mga tao na maging sensitibo sa mga organismo.

Manipulating ang magnetic field

Sa aming bagong pag-aaral, hiniling namin ang mga kalahok sa 34 na umupo lamang sa aming silid sa pagsubok habang direktang naitala namin ang mga aktibidad sa kuryente sa kanilang mga talino na may electroencephalography (EEG). Ang aming binago Faraday cage kasama ang isang hanay ng 3-aksis coils na ipaalam sa amin lumikha ng kinokontrol magnetic field ng mataas na pagkakapareho sa pamamagitan ng electric kasalukuyang namin tumakbo sa pamamagitan ng wires nito. Dahil nabubuhay kami sa mga latitude ng Northern Hemisphere, ang magnetic field ng kapaligiran sa aming lab ay bumaba pababa sa hilaga at humigit-kumulang na 60 degrees mula sa pahalang.

Sa normal na buhay, kapag may umiikot ang kanilang ulo - sabihin, nodding pataas at pababa o i-on ang ulo mula sa kaliwa papunta sa kanan - ang direksyon ng geomagnetic field (na nananatiling pare-pareho sa espasyo) ay magbabago sa kamag-anak sa kanilang bungo. Hindi ito sorpresa sa utak ng paksa, dahil itinuro nito ang mga kalamnan upang ilipat ang ulo sa naaangkop na paraan sa unang lugar.

Ang mga kalahok sa pag-aaral ay nakaupo sa pang-eksperimentong kamara na nakaharap sa hilaga, habang ang pabayang-ituro na patlang ay pinaikot na pakanan (asul na arrow) mula sa hilagang-kanluran hanggang sa hilagang-silangan o pakaliwa (pulang palaso) mula sa hilagang-silangan hanggang sa hilagang-kanluran. Magnetic Field Laboratory, Caltech, CC BY-ND

Sa aming pang-eksperimentong kamara, maaari naming ilipat ang magnetic field nang tahimik na kamag-anak sa utak, ngunit wala ang utak na sinimulan ang anumang signal upang ilipat ang ulo. Ito ay maihahambing sa mga sitwasyon kung ang iyong ulo o puno ng kahoy ay passively pinaikot ng ibang tao, o kapag ikaw ay isang pasahero sa isang sasakyan na umiikot. Gayunman, sa mga kaso na iyon, ang iyong katawan ay magparehistro pa rin ng vestibular signal tungkol sa posisyon nito sa espasyo, kasama ang mga pagbabago sa magnetic field - sa kaibahan, ang aming pang-eksperimentong pagbibigay-sigla ay isang magnetic field shift lamang. Kapag inilipat namin ang magnetic field sa kamara, ang aming mga kalahok ay hindi nakakaranas ng anumang mga halata na damdamin.

Ang data ng EEG, sa kabilang banda, ay nagpahayag na ang ilang mga pag-ikot ng magnetic field ay maaaring magpalitaw ng mga tugon ng malakas at maaaring reproducible sa utak. Ang isang EEG pattern na kilala mula sa umiiral na pananaliksik, na tinatawag na alpha-ERD (kaugnay na desynchronization na may kaugnayan sa kaganapan), ay kadalasang nagpapakita kapag ang isang tao ay biglang nakakakita at nagpoproseso ng pandinig na pampasigla. Ang mga talino ay "nag-aalala" sa di-inaasahang pagbabago sa direksyon ng magnetic field, at ito ang nag-trigger ng pagbabawas ng alpha-wave. Na nakita natin ang gayong mga pattern ng alpha-ERD bilang tugon sa simpleng pag-ikot ng magnetic ay makapangyarihang katibayan para sa magnetoreception ng tao.

Ipinapakita ng video ang dramatiko, laganap na drop sa alpha wave amplitude:

{youtube}6Y4S2eG9BJA{/youtube}
Ipinapakita ng video ang dramatiko, laganap na drop sa alpha wave amplitude (malalim na asul na kulay sa kaliwang ulo) sumusunod na pakaliwa na pag-ikot. Walang drop ay sinusunod pagkatapos ng clockwise rotation o sa nakapirming kondisyon. Connie Wang, Caltech

Ang mga talino lamang ng aming mga kalahok ay tumutugon kapag ang vertical na bahagi ng patlang ay tumuturo pababa sa tungkol sa 60 degree (habang pahalang umiikot), dahil ito ay natural dito sa Pasadena, California. Hindi sila tumugon sa mga di-likas na direksyon ng magnetic field - tulad ng kapag itinuturo nito paitaas. Iminumungkahi namin na ang tugon ay nakatutok sa natural na stimuli, na sumasalamin sa isang biological na mekanismo na hugis ng natural na seleksyon.

Ipinakita ng iba pang mga mananaliksik na ang mga talino ng mga hayop ay nagsasala ng mga magnetic signal, tanging tumutugon sa mga may kaugnayan sa kapaligiran. Makatutulong na tanggihan ang anumang magnetic signal na masyadong malayo mula sa mga natural na halaga dahil ito ay malamang na mula sa isang magnetic anomalya - isang ilaw strike, o deposito deposito sa lupa, halimbawa. Isang maagang ulat sa mga ibon ang nagpakita na ang mga robin ay huminto sa paggamit ng geomagnetic field kung ang lakas ay higit pa sa tungkol sa Iba-iba ang porsiyento ng 25 mula sa kung ano ang kanilang ginamit. Posible na ang ugali na ito ay maaaring kung bakit ang mga nakaraang mga mananaliksik ay nagkaroon ng problema sa pagkilala sa magnetic na kahulugan na ito - kung sila cranked up ang lakas ng magnetic field upang "matulungan" ang mga paksa na tiktikan ito, baka sa halip ay natiyak nito na hindi binabalewala ito ng mga talino ng mga paksa.

Bukod dito, ang aming serye ng mga eksperimento ay nagpapakita na ang mekanismo ng receptor - ang biological magnetometer sa mga tao - ay hindi electrical induction, at maaaring sabihin north mula sa timog. Ang huli na tampok na ito ay ganap na namamahala sa tinatawag na "Quantum compass" o "cryptochrome" mekanismo na popular sa mga araw na ito sa panitikan ng hayop sa magnetoreception. Ang aming mga resulta ay pare-pareho lamang sa pagganap na mga cell magnetoreceptor batay sa biological magnetite hypothesis. Tandaan na ang isang sistema na batay sa magnetite maaari ring ipaliwanag lahat ng mga epekto sa asal sa mga ibon na nagtataguyod ng pagtaas ng teorya ng compass ng kabuuan.

Ang mga utak ay nagrerehistro ng mga magnetic shift, subconsciously

Ang lahat ng mga kalahok ay hindi alam ang shift ng magnetic field at ang kanilang mga tugon sa utak. Nadama nila na wala nang nangyari sa buong eksperimento - sila ay nakaupo lamang sa madilim na katahimikan para sa isang oras. Gayunpaman, sa ilalim ng kanilang talino nagsiwalat ang isang malawak na hanay ng mga pagkakaiba. Ang ilang mga utak ay nagpakita halos walang reaksyon, habang ang iba pang mga talino ay nagkaroon ng mga alpha waves na lumubog sa kalahati ng kanilang normal na laki pagkatapos ng magnetic field shift.

Nananatili itong makita kung ano ang ibig sabihin ng mga nakatagong reaksyon na ito para sa kakayahan ng pag-uugali ng tao. Ang mga mahina at malakas na tugon sa utak ay nagpapakita ng ilang uri ng indibidwal na mga pagkakaiba sa kakayahan sa pag-navigate? Maaari silang makinabang sa ilang uri ng pagsasanay? Maaari bang sanayin ang mga may malakas na tugon sa utak upang aktwal na madama ang magnetic field?

Ang isang tao na tugon sa Earth-lakas magnetic field ay maaaring mukhang kamangha-mangha. Ngunit binigyan ng katibayan para sa magnetic sensation sa aming mga ninuno ng hayop, maaaring mas nakakagulat kung ang mga tao ay ganap na nawala ang bawat huling piraso ng sistema. Sa ngayon, natagpuan namin ang katibayan na ang mga tao ay nagtatrabaho ng mga magnetic sensor na nagpapadala ng mga signal sa utak - isang dati na di-kilalang kakayahan sa pag-iisip sa di-malay na isip ng tao. Ang buong lawak ng ating magnetikong mana ay nananatiling natuklasan.

Tungkol sa Ang May-akda

Shinsuke Shimojo, Gertrude Baltimore Propesor ng Experimental Psychology, California Institute of Technology; Daw-An Wu, California Institute of Technology, at Joseph Kirschvink, Nico at Marilyn Van Wingen Propesor ng Geobiology, California Institute of Technology

Ang artikulong ito ay muling nai-publish mula sa Ang pag-uusap sa ilalim ng lisensya ng Creative Commons. Basahin ang ang orihinal na artikulo.

Mga Kaugnay Books

at InnerSelf Market at Amazon