יש לך מצפן מגנטי בראש?

תמונה דרך Lightspring / Shutterstock.com.

מאת שינסוקה שימוג'ו, המכון הטכנולוגי בקליפורניה; דוו-וו, המכון הטכנולוגי בקליפורניה וג'וזף קירשווינק, המכון הטכנולוגי בקליפורניה

האם לבני אדם יש חוש מגנטי? ביולוגים יודעים שבעלי חיים אחרים עושים זאת. הם חושבים שזה עוזר ליצורים כולל דבורים, צבים וציפורים לנווט ברחבי העולם.

מדענים ניסו לחקור האם בני האדם שייכים ברשימת האורגניזמים הרגישים למגנטיות. במשך עשרות שנים ישנו הלוך ושוב בין דיווחים חיוביים לבין כישלונות להפגנת התכונה אצל אנשים, עם מחלוקת לכאורה אינסופית.

התוצאות המעורבות אצל אנשים עשויות לנבוע מהעובדה שלמעשה כל מחקרי העבר הסתמכו על החלטות התנהגותיות מצד המשתתפים. אם לבני אדם יש חוש מגנטי, הניסיון היומיומי מרמז שהוא יהיה חלש מאוד או תת-מודע עמוק. רשמים קלושים כאלה אפשר בקלות לפרש לא נכון - או סתם להחמיץ - כשמנסים לקבל החלטות.

אז קבוצת המחקר שלנו - כולל ביולוג גיאופיזי, מדעני נוירונים קוגניטיביים ונוירו-הנדסאי - נקטה גישה אחרת. מה שמצאנו, ניתן לטעון, את הראיות המוחשיות המדעיות הראשונות לכך שלבני אדם יש חוש גאומגנטי.

החיים על פני כדור הארץ נחשפים לשדה הגאומגנטי של הפלנטה שנמצא עד כה, אשר משתנה בעוצמתו ובכיוונו על פני כדור הארץ. תמונה דרך Nasky / Shutterstock.com.

איך עובד חוש גאומגנטי ביולוגי?

כדור הארץ מוקף בשדה מגנטי, הנוצר על ידי תנועת הליבה הנוזלית של כדור הארץ. זו הסיבה שמצפן מגנטי מצביע צפונה. על פני כדור הארץ, שדה מגנטי זה חלש למדי, חלש פי מאה מזה של מגנט מקרר.

במהלך 50 השנים האחרונות בערך, מדענים הראו כי מאות אורגניזמים כמעט בכל ענפי הממלכות החיידקיות, הפרוטסטיות ובעלי החיים בעלי יכולת לזהות ולהגיב לתחום גאומגנטי זה. אצל בעלי חיים מסוימים - כמו דבורי דבש - התגובות ההתנהגותיות הגיאומגנטיות חזקות כמו התגובות לאור, ריח או מגע. ביולוגים זיהו תגובות חזקות בחולייתנים שנעו בין דגים, דו חיים, זוחלים, עופות רבים ומגוון מגוון של יונקים כולל לווייתנים, מכרסמים, עטלפים, פרות וכלבים את האחרון שבהם ניתן לאמן למצוא מגנט בר מוסתר. בכל המקרים הללו החיות משתמשות בשדה הגאומגנטי כמרכיב ביכולתן הביתה והניווט, יחד עם רמזים אחרים כמו ראייה, ריח ושמיעה.

הספקנים ביטלו דיווחים מוקדמים על תגובות אלה, בעיקר מכיוון שלא נראה היה שמנגנון ביופיזי שיכול לתרגם את השדה הגאומגנטי החלש של כדור הארץ לאותות עצביים חזקים. השקפה זו השתנתה באופן דרמטי על ידי הגילוי שלתאים חיים יש יכולת לבנות ננו-גבישים של המגנטיט המינרלי הפרומגנטי, למעשה, מגנטים מברזל זעירים. גבישים ביוגניים של מגנטיט נצפו תחילה בשיניים של קבוצה אחת של רכיכות, אחר כך בחיידקים, ואז במגוון של אורגניזמים אחרים, החל מפרוטסטים ובעלי חיים כמו חרקים, דגים ויונקים, כולל בתוך רקמות של המוח האנושי.

שרשראות של מגנטוזומים מגולגולת סלמון. תמונה דרך Mann, Sparks, Walker & Kirschvink, 1988.

עם זאת, המדענים לא ראו בבני אדם אורגניזמים רגישים למגנטיות.

מניפולציה של השדה המגנטי

במחקר החדש שלנו, ביקשנו מ- 34 משתתפים פשוט לשבת בחדר הבדיקה שלנו בזמן שרשמנו ישירות פעילות חשמלית במוחם בעזרת אלקטרואנספלוגרפיה (EEG). כלוב פאראדיי שהשתנה שלנו כלל מערכת של סלילי 3 צירים המאפשרים לנו ליצור שדות מגנטיים מבוקרים בעלי אחידות גבוהה באמצעות זרם חשמלי שהעברנו דרך החוטים שלו. מכיוון שאנו חיים בקווי רוחב אמצעיים של חצי הכדור הצפוני, השדה המגנטי הסביבתי במעבדה שלנו טובל כלפי מטה לכיוון צפון בערך 60 מעלות מהאופק.

רישום סכמטי של תא הבדיקה למגנטור לקליטה אנושית בקלטק. תמונה שונה מ- 'מרכז המשיכה' מאת C. Bickel (Hand, 2016).

בחיים הרגילים, כשמישהו מסובב את הראש - נגיד, מהנהן למעלה ולמטה או לסובב את הראש משמאל לימין - כיוון השדה הגאומגנטי (שנשאר קבוע בחלל) ישתנה ביחס לגולגולת שלו. זה לא מפתיע את מוחו של הנבדק, מכיוון שהוא כיוון את השרירים להזיז את הראש בצורה המתאימה מלכתחילה.

משתתפי המחקר ישבו בתא הניסוי שפונה צפונה, ואילו השדה שמצביע כלפי מטה הסתובב בכיוון השעון (חץ כחול) מצפון-מערב לצפון-מזרח או נגד כיוון השעון (חץ אדום) מצפון-מזרח לצפון-מערב. תמונה באמצעות מעבדת שדה מגנטי, קלטק.

בתא הניסוי שלנו אנו יכולים להזיז את השדה המגנטי בשקט ביחס למוח, אך מבלי שהמוח יזם שום אות להזזת הראש. זה דומה למצבים שבהם ראש או תא המטען מסתובבים באופן פסיבי על ידי מישהו אחר, או כשאתה נוסע ברכב שמסתובב. עם זאת, במקרים אלה, גופך עדיין ירשום אותות שיווי המשקל לגבי מיקומו בחלל, יחד עם שינויי השדה המגנטי - לעומת זאת, הגירוי הניסיוני שלנו היה רק ​​שינוי שדה מגנטי. כאשר העברנו את השדה המגנטי בתא, המשתתפים שלנו לא חוו רגשות ברורים.

לעומת זאת, נתוני ה- EEG חשפו כי סיבובי שדה מגנטי מסוימים עשויים לעורר תגובות מוח חזקות וניתנות לשחזור. דפוס EEG אחד המוכר מהמחקר הקיים, הנקרא alpha-ERD (סינכרוניזציה הקשורה לאירועים), מופיע בדרך כלל כאשר אדם מגלה ומעבד פתאום גירוי חושי. המוח "דאג" לשינוי הבלתי צפוי בכיוון השדה המגנטי, והדבר גרם להפחתת גל האלפא. כי ראינו דפוסי אלפא-ERD כאלה בתגובה לסיבובים מגנטיים פשוטים הוא עדות עוצמתית לקליטת מגנט אנושית.


הסרטון מציג את הירידה הדרמטית הנפוצה במשרעת הגל האלפא (צבע כחול עמוק בראש השמאלי ביותר) בעקבות סיבובים נגד כיוון השעון. לא נצפתה טיפה לאחר סיבוב עם כיוון השעון או במצב קבוע. וידאו באמצעות קוני וואנג, קלטק .

מוחם של המשתתפים שלנו הגיב רק כאשר החלק האנכי של השדה הצביע כלפי מטה על 60 מעלות (תוך כדי סיבוב אופקי), כפי שהוא עושה באופן טבעי כאן בפסדינה, קליפורניה. הם לא הגיבו לכיוונים לא טבעיים של השדה המגנטי - כמו למשל כשהוא הצביע כלפי מעלה. אנו מציעים שהתגובה מכווננת לגירויים טבעיים, המשקפת מנגנון ביולוגי שעוצב על ידי הברירה הטבעית.

חוקרים אחרים הראו שמוחם של בעלי חיים מסנן אותות מגנטיים, רק מגיב לאלה הרלוונטיים לסביבה. הגיוני לדחות כל אות מגנטית המרוחקת מדי מערכי הטבע מכיוון שסביר להניח שמדובר באנומליה מגנטית - מכה תאורה, או מרבץ אבן באדמה, למשל. דיווח מוקדם אחד על הציפורים הראה כי רובינס מפסיקים להשתמש בשדה הגאומגנטי אם הכוח שונה מכ- 25 אחוז ממה שהיה רגיל אליו. יתכן שנטייה זו יכולה להיות הסיבה לכך שחוקרים קודמים התקשו לזהות את החוש המגנטי הזה - אם הם היו מגדילים את כוחו של השדה המגנטי כדי "לעזור" לנבדקים לזהות אותו, הם במקום זאת היו יכולים להבטיח שמוחם של הנבדקים יתעלם ממנו.

יתר על כן, סדרת הניסויים שלנו מראה שמנגנון הקולטנים - המגנטומטר הביולוגי בבני אדם - אינו אינדוקציה חשמלית ויכול להבחין בצפון מדרום. תכונה אחרונה זו שוללת לחלוטין את מה שמכונה מנגנון "מצפן קוונטי" או "קריפטוכרום" הפופולרי בימינו בספרות החיות בנושא קבלת מגנט. התוצאות שלנו עולות בקנה אחד עם תאי מגנטור-קולטנים פונקציונליים על בסיס השערת המגנטיט הביולוגי. שים לב שמערכת מבוססת מגנטיט יכולה גם להסביר את כל ההשפעות ההתנהגותיות אצל ציפורים שקידמו את עליית השערת המצפן הקוונטי.

המוח רושם משמרות מגנטיות, באופן בלתי מודע

המשתתפים שלנו לא היו מודעים לתזוזות השדה המגנטי ותגובות המוח שלהם. הם הרגישו ששום דבר לא קרה במהלך כל הניסוי - הם פשוט ישבו לבד בשקט חשוך במשך שעה. אולם מתחת להם, מוחם חשף מגוון רחב של הבדלים. חלק מהמוחות לא הראו כמעט תגובה, בעוד שבמוחות אחרים היו גלי אלפא שהתכווצו למחצית מגודלם הרגיל לאחר שינוי שדה מגנטי.

נותר לראות מה המשמעות של תגובות סמויות אלה על יכולות התנהגות אנושיות. האם תגובות המוח החלשות והחזקות משקפות סוג של הבדלים אינדיבידואליים ביכולת הניווט? האם אנשים עם תגובות מוח חלשות יותר יכולים ליהנות מאימונים מסוג כלשהו? האם ניתן לאמן אנשים עם תגובות מוח חזקות לחוש בפועל את השדה המגנטי?

תגובה אנושית לשדות מגנטיים בעלי חוזק כדור הארץ עשויה להיראות מפתיעה. אך בהתחשב בעדויות לתחושה מגנטית אצל אבותינו החיות, יתכן ומפתיע אם בני האדם איבדו לחלוטין כל חלק אחרון במערכת. עד כה מצאנו הוכחות לכך שלאנשים יש חיישנים מגנטיים עובדים ששולחים אותות למוח - יכולת חישה לא ידועה בעבר בתודעה האנושית התת מודעת. עדיין נותר לגלות את מלוא הירושה המגנטית שלנו.

שינסוקה שימוג'ו, גרטרוד בולטימור פרופסור לפסיכולוגיה ניסיונית, המכון הטכנולוגי בקליפורניה; דוו-וו, המכון הטכנולוגי בקליפורניה וג'וזף קירשווינק, ניקו ומרילין ואן ווינגן פרופסור לגיאוביולוגיה, המכון הטכנולוגי בקליפורניה.

מאמר זה פורסם מחדש מתוך השיחה תחת רישיון Creative Commons. קרא את המאמר המקורי.

בשורה התחתונה: מחקרים חדשים מראים כי לבני אדם - כמו בעלי חיים רבים אחרים - יש חוש מגנטי המאפשר לנו לאתר ולהגיב לשדה המגנטי של כדור הארץ.