Schwache magnetische Felder, die gezeigt wurden, um Einfluss gehirnwellenmuster beim Menschen, entsprechend der neuen Forschung. Hier abgebildet sind Neuronen (grün), die Gehirn-Wellen. Bild: Gerry Shaw/Wikimedia
Die Fähigkeit zu spüren das Magnetfeld der Erde—eine Eigenschaft, bekannt als magnetoreception—ist gut dokumentiert, unter vielen Tieren, aber Wissenschaftler haben gekämpft, um zu zeigen, dass Menschen auch fähig sind, die feat. Bis jetzt.
Neue experimentelle Beweise, die heute veröffentlicht in der Wissenschafts-Zeitschrift eNeuro schlägt das menschliche Gehirn fähig ist, die Reaktion auf das magnetische Feld der Erde, allerdings auf einer unbewussten Ebene. Es ist nicht klar, ob unsere scheinbare Fähigkeit zu spüren, dass das magnetische Feld in irgendeiner Weise nützlich, wie es wahrscheinlich ist, eine krumme Merkmal übrig von unserer primitiven Vergangenheit. Was das neue zu finden, jedoch sollten die Forscher weiter untersuchen, um zu bestimmen, wenn magnetoreception irgendwie ist der Beitrag zu unserem Verhalten oder Fähigkeiten wie die räumliche Orientierung.
Magnetoreception gefunden bei Wirbellosen und Wirbeltieren, und es ist wohl eine Kapazität, die schon eine sehr lange Zeit. Einige Bakterien und Protozoen aufweisen magnetoreception, wie einige Zugvögel und Meeresschildkröten, die den zusätzlichen Sinn zu unterstützen bei der navigation. Hunde sind auch empfindlich gegenüber dem Magnetfeld der Erde orientieren, Ihren Körper entlang der Nord-Süd-Achse, wenn Sie poop.
“Es gibt keine solche Sache als ‘extra-sensory perception’. Was wir gezeigt haben, ist dies eine angemessene sensorische system im Menschen, so wie es in vielen, vielen Tieren.”
Vor rund 30 Jahren Wissenschaftler versucht, um festzustellen, ob Menschen eine ähnliche Fähigkeit, aber ohne Erfolg. Diese bahnbrechenden Bemühungen produziert Ergebnisse, die waren entweder nicht schlüssig oder unreproducible, so die Wissenschaftler weitgehend aufgegeben, herauszufinden magnetoreception ist etwas außerhalb der menschlichen Sphäre. In den Jahren, die folgten, arbeiten an Tieren, immer darauf hingewiesen, magnetoreception als das Ergebnis von komplexen neurologischen Verarbeitung—die Möglichkeit, dass motivierte Caltech Geophysiker Joseph Kirschvink und Neurowissenschaftler Shin Shimojo, um das Thema aufzugreifen.
“Unser Ansatz war, um den Fokus auf die Gehirnwellen-Aktivität,” Kirschvink sagte Gizmodo. “Wenn das Gehirn reagiert nicht auf das magnetische Feld, dann gibt es keine Möglichkeit, dass das magnetische Feld beeinflussen kann jemand das Verhalten. Das Gehirn muss zuerst etwas wahrnehmen um darauf zu reagieren—es gibt keine solche Sache als ‘extra-sensory perception.’ Was wir gezeigt haben, ist dies eine angemessene sensorische system im Menschen, so wie es in vielen, vielen Tieren.”
Um zu testen, ob das menschliche Gehirn in der Lage, magnetoreception, und tun dies auf eine verlässliche, glaubwürdige Art und Weise, Kirschvink und Shimojo ziemlich aufwendigen experiment mit einer Kammer speziell entwickelt, um herauszufiltern, externen Interferenzen, die möglicherweise Einfluss auf die Ergebnisse.
Abbildung des experimentellen Aufbaus. Bild: C. Bickel
Die isolierten Kammer, in der die Teilnehmer hatten Ihre Gehirnströme überwacht Elektroenzephalogramm (EEG), war untergebracht in einem Faradayschen Käfig, abgeschirmt alle inneren Inhalte von externen elektromagnetischen Feldern. Drei orthogonale Sätze von quadratischen Spulen, genannt Merritt-Spulen, können die Forscher zur Kontrolle der ambient Magnetfelder um einen Teilnehmer auf den Kopf. Akustik-Paneele an der Wand reduziert externe Geräusche aus dem Gebäude, während ein hölzerner Stuhl und isolierter Boden verhindert unerwünschte Interferenzen mit dem Magnetfeld. Eine Batterie-betriebene EEG wurde daneben platziert, um die Teilnehmer, die verbunden sind, um einen computer in einem anderen Raum mit einer optischen Faser-Kabel.
Während der sorgfältig kontrollierte Experimente, Teilnehmer saß aufrecht auf dem Stuhl mit Ihren Köpfen positioniert in der Mitte des Magnetfeldes, während die EEG-Daten wurden aus 64 Elektroden. Die einstündige tests, bei denen die Richtung des Magnetfeldes gedreht, die wiederholt wurden, die in völliger Dunkelheit durchgeführt. Das experiment beinhaltete 34 Freiwilligen Erwachsenen, die gemeinsam teilgenommen, die in Hunderten von Studien; alle tests wurden durchgeführt, in einer Doppel-blind-Weise-und der Kontrollgruppe waren ebenfalls enthalten.
Nach den Experimenten, dass keiner der Teilnehmer sagten, Sie könnten sagen, Wann oder ob jede Veränderung des Magnetfeldes stattgefunden hatte. Aber für die vier von den 34 Teilnehmern, die EEG-Daten, erzählt eine andere Geschichte.
EEG-Daten zeigen die Stärke der alpha-Wellen beeinflusst durch magnetische Felder. Bild: Wang et al., eNeuro (2019
Wie bereits in der neuen Studie erfassten die Forscher “eine starke, spezifische menschliche Gehirn response” simuliert “Rotationen von Erde-Kraft magnetische Felder.” Insbesondere die magnetische stimulation verursacht einen Abfall der amplitude von EEG-alpha-Wellen zwischen 8 und 13 Hertz—eine Reaktion gezeigt wiederholbar sein unter den vier Teilnehmern, sogar Monate danach. Zwei einfache Rotationen des magnetischen Feldes erschien zum auslösen der Reaktion—Bewegungen vergleichbar mit einer person, die nickend Ihren Kopf nach oben oder unten, oder drehen Sie ihn von Links nach rechts.
Der alpha-Rhythmus ist die dominante Gehirnwelle produziert von Neuronen, wenn Individuen nicht die Verarbeitung spezifischer sensorischer Informationen oder das ausführen einer bestimmten Aufgabe. Wenn “Reiz ist plötzlich eingeführt und verarbeitet durch das Gehirn, der alpha-Rhythmus im Allgemeinen ab,” die Autoren schrieb. Die drop-in alpha-Wellen beobachtet, während diese Experimente vorgeschlagen, das Gehirn interpretiert die Magnetfelder als eine Art Reiz—die neurologische Zweck oder Ergebnis ist unklar. Aber wie die aktuelle Studie wies darauf hin, diese Beobachtung jetzt “bietet eine basis für die Erforschung des menschlichen Verhaltens magnetoreception.”
Die Forscher wissen nicht, wie das menschliche Gehirn ist in der Lage, zu spüren, magnetische Felder, aber Kirschvink hat eine Lieblings-Theorie. Möglicherweise gibt es “spezialisierte sensorische Zellen winzige Magnetit-Kristalle”, sagte er, das ist derzeit “die einzige Theorie, die erklärt, alle Ergebnisse, und für die es direkte physiologische Daten der Tiere.” Damals, 1992, Kirschvink und seine Kollegen isolierten Kristalle von biogenen Magnetit-von der menschlichen Gehirne, so kann er auf etwas; andere Forscher sollten jetzt Tauchen Sie ein in diese Möglichkeit, um Fleisch diese Idee aus.
“Magnetoreception ist eine normale sensorische system in Tiere, wie sehen, hören, berühren, schmecken, riechen, Schwerkraft, Temperatur und viele andere,” Kirschvink sagte Gizmodo. “Alle diese Systeme haben bestimmte Zellen erkennen, die Photonen, Schallwellen, oder was auch immer, und senden Sie Signale, die von Ihnen an das Gehirn, ebenso wie ein Mikrofon oder eine Videokamera an einen computer angeschlossen. Aber ohne die software in den computer, die Mikrofon-oder video-Kamera funktioniert nicht. Wir sagen, dass die menschliche Neurophysiologie entwickelte sich mit einem magnetometer—wahrscheinlich basierend auf Magnetit—und das Gehirn verfügt über umfangreiche software zur Verarbeitung der Signale.”
Blick in die Zukunft, Kirschvink möchte, um besser zu verstehen, die Biophysik dieses, einschließlich der Fähigkeit, mess-Schwelle empfinden. Shimojo glaubt, dass es möglich sein könnte zu bringen magnetoreception in die bewusste Wahrnehmung, die Möglichkeit, dass könnte spawn völlig neue Richtungen der Forschung. Vorstellen, zum Beispiel, wenn die Menschen der Zukunft hatte einen integrierten Kompass, so dass Sie Einblick in den magnetischen Norden.
Michael Winklhofer vom Institut für Biologie und Umweltwissenschaften an der Carl von Ossietzky Universität Oldenburg, mochte die neue Studie, sagen die Autoren, “Tat alles, um Artefakte auszuschließen [Geräusch], die leicht auftreten, während der die elektrische Hirnaktivität in einem sich verändernden magnetischen Feld.” Auch die Beschreibung der Setups und Methoden wurde so detailliert, dass die Studie können leicht repliziert werden, sagte er.
“Zum ersten mal beim Menschen, klare Antworten auf die Magnetfeld-Veränderungen beobachtet wurden. Obwohl das Magnetfeld war nicht bewusst wahrgenommen in der test-Personen, die zeigte, dass Gehirn Reaktionen auf dem Feld, die Studie fordert [andere Wissenschaftler], um follow-up-Forschung zu verstehen, den Mechanismus, durch den das Magnetfeld löst neuronale Aktivität, die” Winklhofer sagte Gizmodo.
Biologe Kenneth J. Lohmann der Universität North Carolina in Chapel Hill, sagte, es sei eine “faszinierende und provokante Studie.” Gegeben, dass “eine Reihe anderer Tiere spüren das Magnetfeld der Erde, es ist sicherlich im Bereich des möglichen, dass der Mensch auch”, sagte er Gizmodo. Das heißt, er glaubte, die Ergebnisse interpretiert werden sollten mit “großer Vorsicht.”
“Es ist eine Sache zu finden, eine subtile Veränderung in der Aktivität des Gehirns in Reaktion auf ein schwaches Magnetfeld, und eine andere Sache, um zu zeigen, dass die Menschen wirklich erkennen und verwenden magnetische Feld-Informationen in einer sinnvollen Art und Weise”, sagte Lohmann.
In der Tat, denn jetzt müssen wir zufrieden sein mit der Beobachtung, dass das menschliche Gehirn kann erkennen, magnetische Wellen, und es dabei belassen. Forscher müssen nun herausfinden, warum menschliche magnetoreception vorhanden ist, und wenn diese Fähigkeit irgendwie erstreckt sich auch auf unser Verhalten. Egal, wir freuen uns auf einige spannende neue Wissenschaft in der Zukunft.
[eNeuro]
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