Lightspring / Shutterstock.com

Hebben menselijke wezens een magnetisch gevoel? Biologen weten het andere dieren doen. Ze denken dat het wezens zoals bijen, schildpadden en vogels helpt navigeren door de wereld.

Wetenschappers hebben geprobeerd te onderzoeken of mensen behoren tot de lijst van magnetisch gevoelige organismen. Al decennia lang is er een heen-en-weer-situatie positieve rapporten en mislukkingen om te demonstreren het kenmerk in mensen, met schijnbaar eindeloze controverse.

De gemengde resultaten bij mensen kunnen te wijten zijn aan het feit dat vrijwel alle eerdere studies vertrouwden op gedragsbeslissingen van de deelnemers. Als mensen een magnetisch gevoel bezitten, suggereert de dagelijkse ervaring dat het erg zwak of diep onderbewust zou zijn. Zulke zwakke indrukken kunnen gemakkelijk verkeerd worden geïnterpreteerd - of gewoon gemist worden - bij het nemen van beslissingen.

Dus onze onderzoeksgroep - inclusief een geofysisch bioloog, een cognitieve neurowetenschapper en neuroengineer - nam een ​​andere benadering. Wat we gevonden betwistbaar de eerste concrete neurowetenschappelijke bewijs dat mensen een geomagnetisch gevoel hebben.

Hoe werkt een biologisch geomagnetisch gevoel?

De aarde is omgeven door een magnetisch veld, gegenereerd door de beweging van de vloeibare kern van de planeet. Daarom wijst een magnetisch kompas naar het noorden. Aan het aardoppervlak is dit magnetisch veld vrij zwak, over 100 keer zwakker dan dat van een koelkastmagneet.

Het leven op aarde wordt blootgesteld aan het altijd aanwezige geomagnetische veld van de planeet dat varieert in intensiteit en richting over het planetaire oppervlak. Nasky / Shutterstock.com

In de afgelopen 50-jaren hebben wetenschappers aangetoond dat honderden organismen in bijna alle takken van de bacterie, protist en dierenrijken hebben het vermogen om dit aardmagneetveld te detecteren en erop te reageren. Bij sommige dieren - zoals honingbijen - de geomagnetische gedragsreacties zijn zo sterk als de reacties te ontsteken, te ruiken of aan te raken. Biologen hebben sterke reacties gevonden bij gewervelde dieren, variërend van vis, amfibieën, reptielen, talrijke vogels en een uiteenlopende variëteit aan zoogdieren waaronder walvissen, knaagdieren, vleermuizen, koeien en honden - waarvan de laatste kan worden getraind om een ​​verborgen staafmagneet te vinden. In al deze gevallen gebruiken de dieren het aardmagneetveld als componenten van hun homing- en navigatievaardigheden, samen met andere signalen zoals zicht, geur en gehoor.

Sceptici verwierpen vroege rapporten van deze reacties, voornamelijk omdat er geen biofysisch mechanisme leek te zijn dat het zwakke geomagnetische veld van de aarde kon vertalen in sterke neurale signalen. Dit beeld werd dramatisch veranderd door de ontdekking van levende cellen de mogelijkheid om bouw nanokristallen van de ferromagnetische mineraal magnetiet - Kortom, kleine ijzeren magneten. Biogene kristallen van magnetiet werden voor het eerst gezien in de tanden van een groep weekdieren, later in bacteriënen dan in een verscheidenheid van andere organismen, variërend van protisten en dieren zoals insecten, vissen en zoogdieren, inclusief in weefsels van het menselijk brein.

Niettemin hebben wetenschappers mensen niet als magnetisch gevoelige organismen beschouwd.

Het manipuleren van het magnetisch veld

In onze nieuwe studie vroegen we 34-deelnemers simpelweg om in onze testkamer te zitten, terwijl we elektrische activiteit in hun hersenen rechtstreeks registreerden met elektro-encefalografie (EEG). Onze gemodificeerde Kooi van Faraday omvatte een set 3-as-spoelen die ons in staat stelden gecontroleerde magnetische velden van hoge uniformiteit te creëren via elektrische stroom die we door de draden ervan liepen. Omdat we leven op middelbare breedtegraden van het noordelijk halfrond, daalt het magnetische veld in ons lab naar het noorden, ongeveer 60 graden ten opzichte van horizontaal.

In het normale leven, wanneer iemand zijn hoofd draait - bijvoorbeeld op en neer knikken of het hoofd van links naar rechts draaien - zal de richting van het aardmagneetveld (dat constant blijft in de ruimte) verschuiven ten opzichte van hun schedel. Dit is geen verrassing voor het brein van het subject, omdat het de spieren ertoe heeft aangezet om het hoofd op de juiste manier op de juiste plaats te brengen.

Deelnemers aan het onderzoek zaten in de experimentele kamer op het noorden, terwijl het naar beneden wijzende veld met de klok mee (blauwe pijl) van noordwesten naar noordoosten of tegen de klok in (rode pijl) van noordoosten naar noordwesten draaide. Magnetic Field Laboratory, Caltech, CC BY-SA

In onze experimentele kamer kunnen we het magnetische veld in stilte verplaatsen ten opzichte van de hersenen, maar zonder dat de hersenen enig signaal hebben geïnitieerd om het hoofd te bewegen. Dit is vergelijkbaar met situaties waarbij uw hoofd of romp passief wordt gedraaid door iemand anders of wanneer u passagier bent in een voertuig dat ronddraait. In die gevallen zal je lichaam nog steeds vestibulaire signalen registreren over zijn positie in de ruimte, samen met de veranderingen in het magnetisch veld - in tegenstelling daarmee was onze experimentele stimulatie slechts een verschuiving van het magnetisch veld. Toen we het magnetisch veld in de kamer verschoven, ervoeren onze deelnemers geen duidelijke gevoelens.

Uit de EEG-gegevens bleek echter dat bepaalde magnetische veldrotaties sterke en reproduceerbare hersenreacties konden veroorzaken. Eén EEG-patroon bekend uit bestaand onderzoek, alpha-ERD (event-related desynchronization) genoemd, verschijnt meestal wanneer een persoon plotseling een sensorische stimulus detecteert en verwerkt. De hersenen waren "bezorgd" over de onverwachte verandering in de richting van het magnetisch veld en dit veroorzaakte de vermindering van de alfagolf. Dat we zulke alfa-ERD-patronen zagen als reactie op eenvoudige magnetische rotaties, is een krachtig bewijs voor menselijke magnetoreceptie.

Video toont de dramatische, wijdverspreide daling in alfa-golfamplitude:

{youtube}6Y4S2eG9BJA{/youtube}
Video toont de dramatische, wijdverspreide daling in alfa-golfamplitude (diepblauwe kleur op de meest linkse kop) na rotaties tegen de klok in. Er wordt geen druppel waargenomen na rechtsdraaien of in de vaste toestand. Connie Wang, Caltech

De hersenen van onze deelnemers reageerden alleen wanneer de verticale component van het veld met ongeveer 60 graden naar beneden was gericht (terwijl ze horizontaal roteerden), zoals het hier van nature doet in Pasadena, Californië. Ze reageerden niet op onnatuurlijke richtingen van het magnetisch veld - bijvoorbeeld toen het naar boven wees. We suggereren dat de respons is afgestemd op natuurlijke stimuli, wat een weerspiegeling is van een biologisch mechanisme dat is gevormd door natuurlijke selectie.

Andere onderzoekers hebben aangetoond dat de hersenen van dieren magnetische signalen filteren en alleen reageren op die signalen die relevant zijn voor het milieu. Het is logisch om elk magnetisch signaal te ver af te wijzen dat te ver weg is van de natuurlijke waarden, omdat het hoogstwaarschijnlijk afkomstig is van een magnetische anomalie - bijvoorbeeld een blikseminslag of een slepende magneet in de grond. Een eerste rapport over vogels toonde aan dat robins stoppen met het gebruik van het aardmagneetveld als de kracht meer dan ongeveer is 25 procent verschillend van wat ze gewend waren. Het is mogelijk dat deze neiging zou kunnen verklaren waarom eerdere onderzoekers moeite hadden om dit magnetische zintuig te identificeren - als ze dat wel waren draaide de kracht van het magnetisch veld op om te "helpen" door proefpersonen om het te detecteren, hebben ze er mogelijk voor gezorgd dat de hersenen van de proefpersonen het negeerden.

Bovendien laten onze experimenten zien dat het receptormechanisme - de biologische magnetometer bij de mens - geen elektrische inductie is en vanuit het zuiden naar het noorden kan wijzen. Dit laatste kenmerk sluit volledig de zogenaamde uit "Quantum compass" of "cryptochrome" mechanisme dat tegenwoordig populair is in de dierenliteratuur over magnetoreceptie. Onze resultaten zijn alleen consistent met functionele magnetoreceptorcellen op basis van de biologische magnetiethypothese. Merk op dat een magnetiet-gebaseerd systeem kan ook uitleggen alle gedragseffecten bij vogels die de opkomst van de kwantumkompashypothese bevorderde.

Hersenen registreren magnetische verschuivingen, onbewust

Onze deelnemers waren allemaal niet op de hoogte van de verschuivingen van het magnetische veld en hun reacties op de hersenen. Ze voelden dat er tijdens het hele experiment niets was gebeurd - ze zaten gewoon een uur alleen in een donkere stilte. Onderaan onthulden hun hersenen echter een breed scala aan verschillen. Sommige hersenen vertoonden bijna geen reactie, terwijl andere hersenen alfagolven hadden die na een magnetische veldverschuiving tot de helft van hun normale grootte kromp.

Het valt nog te bezien wat deze verborgen reacties zouden kunnen betekenen voor menselijke gedragsvermogens. Weerspiegelen de zwakke en sterke hersenreacties een aantal individuele verschillen in navigatievermogen? Kunnen mensen met zwakkere hersenreacties baat hebben bij een vorm van training? Kunnen mensen met een sterke hersenreactie worden getraind om het magnetische veld daadwerkelijk te voelen?

Een menselijk antwoord op aardsterkte magnetische velden lijkt misschien verrassend. Maar gezien het bewijs voor magnetische sensatie in onze dierlijke voorouders, zou het meer verbazingwekkend kunnen zijn als mensen elk laatste deel van het systeem volledig verloren hadden. Tot nu toe hebben we bewijs gevonden dat mensen werkende magnetische sensoren hebben die signalen naar de hersenen sturen - een voorheen onbekende sensorische vaardigheid in het onderbewustzijn van de menselijke geest. De volledige omvang van onze magnetische overerving moet nog worden ontdekt.

Over de Auteurs

Shinsuke Shimojo, Gertrude Baltimore Professor of Experimental Psychology, California Institute of Technology; Daw-An Wu,, California Institute of Technology, en Joseph Kirschvink, Nico en Marilyn Van Wingen hoogleraar Geobiologie, California Institute of Technology

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees de originele artikel.

Verwante Boeken

at InnerSelf Market en Amazon