Способность ощущать магнитное поле Земли — черта, известная как магниторецепция — хорошо задокументирована у многих животных, но исследователи изо всех сил пытались доказать, что люди также способны так делать.
Новые экспериментальные данные, опубликованные сегодня в научном журнале eNeuro, показывают, что человеческий мозг способен реагировать на магнитное поле Земли, хоть и на бессознательном уровне.
Неясно, полезна ли наша очевидная способность ощущать магнитное поле, поскольку это, вероятно, остаточная черта, оставшаяся от нашего более примитивного прошлого.
Однако исследователи должны провести дальнейшее расследование, чтобы определить, способствует ли магниторецепция каким-либо образом нашему поведению или способностям, таким как пространственная ориентация.
Магниторецепция обнаруживается как у беспозвоночных, так и у позвоночных, и это та способность, которая существует уже очень давно.
Некоторые бактерии и простейшие проявляют магниторецепцию, как и некоторые перелетные птицы и морские черепахи, которые используют ее для помощи в навигации. Собаки также чувствительны к магнитному полю Земли.
Около 30 лет назад ученые пытались определить, есть ли у людей аналогичные способности, но безрезультатно.
Другие исследования дали результаты, которые были либо неубедительными, либо невоспроизводимыми, поэтому ученые в основном сдались, полагая, что магниторецепция — это нечто за пределами человеческих сил.
В последующие годы работы над животными все чаще указывали на магниторецепцию как результат сложной неврологической обработки — возможность, которая побудила геофизика Джозефа Киршвинка и нейробиолога Шина Симодзе вернуться к этой проблеме.
«Наш подход состоял в том, чтобы сосредоточиться только на мозговых волнах», — сказал Киршвинк, — Если мозг не реагирует на магнитное поле, то нет никакого способа, чтобы магнитное поле могло повлиять на его поведение.
Сначала мозг должен что-то воспринимать, чтобы воздействовать на него — нет такого понятия, как «экстрасенсорное восприятие». Мы показали, что это правильная сенсорная система у людей, такая же, как у многих животных».
Чтобы проверить, способен ли человеческий мозг к магнитовосприятию, Киршвинк и Симодзе провели довольно сложный эксперимент с камерой, специально разработанной для фильтрации любых посторонних помех, которые могут повлиять на результаты.
Изолированная камера, внутри которой участники контролировали свои мозговые волны с помощью электроэнцефалограммы (ЭЭГ), была размещена внутри клетки Фарадея, которая разделяла все внутреннее содержимое от внешних электромагнитных полей.
Три ортогональных набора квадратных катушек, называемых катушками Мерритта, позволили исследователям контролировать окружающие магнитные поля вокруг головы участника.
Акустические панели на стене уменьшали внешний шум от здания, в то время как деревянный стул и изолированный пол предотвращали любые нежелательные помехи магнитным катушкам.
Рядом с участником была установлена ЭЭГ на батарейках, которая была подключена к компьютеру в другой комнате с помощью оптоволоконного кабеля.
Во время тщательно контролируемых экспериментов участники сидели вертикально в кресле, их головы были расположены близко к центру магнитного поля, в то время как данные ЭЭГ были собраны с 64 электродов.
Часовые испытания, в которых направление магнитных полей неоднократно вращалось, проводились в полной темноте. В эксперименте участвовали 34 взрослых добровольца, которые участвовали в сотнях испытаний. Все тесты были выполнены двойным слепым методом.
После экспериментов никто из участников не сказал, что чувствуют какие-то изменения. Но для четырех из 34 участников данные ЭЭГ показали другие результаты.
Как отмечалось в новом исследовании, исследователи зафиксировали «сильный специфический отклик человеческого мозга» на смоделированные «вращения магнитного поля Земли».
В частности, магнитная стимуляция вызвала падение амплитуды альфа-волн ЭЭГ между 8 и 13 герц — реакция, которую можно было повторить среди этих четырех участников, даже спустя месяцы.
Альфа-ритм является доминирующей мозговой волной, генерируемой нейронами, когда люди не обрабатывают какую-либо конкретную сенсорную информацию или не выполняют определенную задачу.
Когда «стимул внезапно вводится и обрабатывается мозгом, альфа-ритм обычно уменьшается», — пишут авторы.
Падение альфа-волн, наблюдаемое во время этих экспериментов, позволило предположить, что мозг интерпретировал магнитные поля как своего рода стимул. Но, как было указано в новом исследовании, это наблюдение «обеспечивает основу для начала поведенческого исследования магниторецепции человека».
Исследователи не знают, как человеческий мозг способен воспринимать магнитные поля, но у Киршвинка есть излюбленная теория.
По его словам, могут существовать «специализированные сенсорные клетки, которые содержат крошечные кристаллы магнетита», что в настоящее время является «единственной теорией, которая объясняет все результаты и для которых существуют прямые физиологические данные у животных».
«Магниторецепция — это нормальная сенсорная система у животных, такая же, как зрение, слух, осязание, вкус, обоняние, гравитация, температура и многие другие, — сказал Киршвинк, — Все эти системы имеют специальные ячейки, которые обнаруживают фотон, звуковую волну или что-то еще и посылают сигналы от них в мозг, как это делают микрофон или видеокамера, подключенная к компьютеру. Но без программного обеспечения на компьютере микрофон или видеокамера не будут работать.
Мы говорим, что нейрофизиология человека развивалась с помощью магнитометра — скорее всего, на основе магнетита — и мозг имеет обширное программное обеспечение для обработки сигналов».
Заглядывая в будущее, Киршвинк хотел бы лучше понять биофизику этой способности, включая измерение пороговых чувствительности.
Представьте, например, что у будущих людей будет встроенный компас, позволяющий им чувствовать север.
Теперь исследователи должны будут выяснить, почему существует человеческое магнитное восприятие и распространяется ли эта способность на наше поведение. Учитывая это, мы можем рассчитывать на новые волнующие открытия в будущем.
А вы бы хотели развить в себе это чувство?
