あなたの頭の中に磁気コンパスがありますか?

あなたの頭の中に磁気コンパスがありますか?
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人間は磁気的感覚を持っていますか? 生物学者は知っている 他の動物はする。 彼らはそれが蜂、カメと鳥を含む生き物を助けると思います 世界中をナビゲート.

科学者たちは、人間が磁気に敏感な有機体のリストに属しているかどうかを調査しようとしました。 何十年もの間、やり取りがありました。 ポジティブレポート   デモンストレーションの失敗 人々の特性、 一見無限の論争.

人々における混合結果は、事実上過去の研究のすべてが参加者からの行動決定に依存していたという事実によるかもしれません。 人間が磁気的な感覚を持っているならば、日常の経験はそれが非常に弱いか、または深く潜在意識であることを示唆しています。 そのようなかすかな印象は、意思決定をしようとするときに簡単に誤解される可能性があります。

だから私たちの研究グループ - を含む 地球物理学者認知神経科学者ニューロエンジニア - 他のアプローチを取った。 私たちが見つかりました 間違いなく最初の具体的な神経科学を提供する 人間が地磁気的な意味を持つという証拠.

生物地磁気センスはどのように機能しますか?

地球は、惑星の液体コアの動きによって発生する磁場に囲まれています。 磁気コンパスが北を指すのはそのためです。 地球の表面では、この磁場はかなり弱いです。 約100倍弱くなる 冷蔵庫のマグネットよりも。

地球上の生命は惑星の今までに存在する地球磁場にさらされています(あなたの頭の中に磁気コンパスがありますか?)地球上の生命は、地球の強度と方向が惑星の表面を横切って変化する惑星の常に存在する地球磁場にさらされています。 Nasky / Shutterstock.com

過去50年以上にわたり、科学者たちは細菌のほぼ全ての枝に何百もの生物が 原始者 そして動物界はこの地磁気を検出しそしてそれに応答する能力を持っています。 いくつかの動物では - ミツバチなど - 地磁気行動反応は 応答と同じくらい強い 光、臭い、または触れると。 生物学者らは、脊椎動物において以下のような強い反応を確認しています。 , 両生類, 爬虫類、多数の鳥や哺乳類の多様な クジラ, げっ歯類, コウモリ,   - 最後のものは隠された棒磁石を見つけるために訓練することができます。 これらのすべての場合において、動物は、視覚、匂い、聴覚などの他の合図とともに、地球磁場をホーミングおよびナビゲーション能力の構成要素として使用しています。

懐疑論者たちはこれらの反応についての初期の報告を却下した。これは主に、地球の弱い地球磁場を強い神経信号に変換することができる生物物理学的メカニズムがないように思われるためである。 この見方は、 生きている細胞という発見 持っています する能力 ナノ結晶を作る 強磁性 ミネラルマグネタイト - 基本的に、小さな鉄の磁石。 磁鉄鉱の生物起源の結晶が最初に軟体動物の1つのグループの歯に見られました 細菌そしてそれから、原生生物や動物から昆虫、魚、哺乳類のような他の様々な有機体の中で、 人間の脳の組織内を含む.

それにもかかわらず、科学者たちは人間を磁気に敏感な有機体と見なしていません。

磁場を操作する

私たちの新しい研究では、脳波(EEG)を使って脳の電気活動を直接記録しながら、34参加者に単に試験室に座るように依頼しました。 私たちの修正 ファラデーケージ 私達がワイヤーを通って走った電流によって高い均一性の制御された磁場を作成することを可能にする3軸コイルのセットを含みました。 我々は北半球の中緯度に住んでいるので、我々の研究室の環境磁場は水平からおよそ60度で北に下向きに落ちる。

通常の生活では、誰かが頭を回転させると(たとえば、頭を上下にうなずいたり、頭を左から右に回したり)、地磁気の方向(空間内で一定)は頭蓋骨に対して相対的に移動します。 最初の段階で適切な方法で頭を動かすように筋肉に指示したので、これは被験者の脳に驚くことではありません。

実験参加者は実験室の北向きに座っていました(あなたの頭の中に磁気コンパスがありますか?)実験参加者は実験室の北を向いて座っていたが、下向きの視野は北西から北東に時計回り(青い矢印)または北東から北西に反時計回り(赤い矢印)に回転した。 カルテック磁場研究所, BY-ND CC

私たちの実験室では、頭脳を動かすための信号を頭脳が起こすことなく、脳に対して静かに磁場を動かすことができます。 これは、あなたの頭や体幹が他の誰かによって受動的に回転させられているとき、あるいはあなたが回転する車の中で乗客であるときの状況に匹敵します。 しかし、そのような場合、あなたの体は磁場の変化とともに、空間内のその位置に関する前庭のシグナルをまだ登録するでしょう - 対照的に、私たちの実験的刺激は磁場のシフトだけでした。 私たちが室内の磁場を移動させたとき、私たちの参加者は明らかな感情を経験しませんでした。

一方、EEGデータは、特定の磁場回転が強くて再現性のある脳反応を引き起こす可能性があることを明らかにしました。 alpha-ERD(event-related desynchronization)と呼ばれる既存の研究から知られている1つのEEGパターンは、通常、人が感覚刺激を突然検出し処理したときに現れます。 脳は磁場の方向の予期せぬ変化を「懸念」しており、これがアルファ波の減少を引き起こしました。 単純な磁気回転に反応してそのようなアルファERDパターンを見たことは、人間の磁気受容の強力な証拠です。

ビデオは、アルファ波振幅の劇的で広範囲な低下を示しています:


ビデオは、反時計回りに回転した後のアルファ波の振幅(左端の頭に濃い青色)が劇的に広範囲に低下していることを示しています。 時計回りまたは固定状態では、落下は見られません。 コニー・ワン、カルテック

カリフォルニアのパサデナで自然に行われているように、我々の参加者の脳は、フィールドの垂直成分が(水平に回転しながら)約60度下を向いているときにのみ反応した。 彼らは不自然な方向の磁場には反応しなかった - それが上向きの時のように。 自然淘汰によって形作られてきた生物学的メカニズムを反映して、我々は反応が自然な刺激に調整されていることを示唆する。

他の研究者たちは、動物の脳が磁気信号をフィルターにかけることを示しています。 自然光から離れすぎている磁気信号を排除するのは理にかなっています。なぜなら、それはおそらく磁気異常、例えば地雷の落雷、または地面に堆積した岩石の堆積物からのものです。 鳥に関するある初期の報告では、強さがそれ以上であればロビンは地球磁場の使用をやめることを示しました 25パーセントは、以前のものとは異なります。。 以前の研究者がこの磁気的感覚を特定するのに苦労した理由はこの傾向にあるのかもしれません。 磁場の強度を高めた 被験者がそれを検出するのを「助ける」ために、彼らは代わりに被験者の脳がそれを無視することを保証したかもしれません。

さらに、私たちの一連の実験は、受容体メカニズム - 人間の生体磁力計 - は電気的誘導ではなく、南から北を見分けることができることを示しています。 この後者の機能はいわゆるいわゆる完全に除外します 「量子コンパス」または「クリプトクローム」 磁気受容に関する動物文学で最近人気があるメカニズム。 我々の結果は、以下に基づく機能的な磁気受容体細胞とのみ一致している。 生物学的マグネタイト仮説。 マグネタイトベースのシステム 説明することもできます 鳥のすべての行動への影響 それは量子コンパス仮説の出現を促進した。

無意識のうちに脳は磁気シフトを記録する

私たちの参加者は皆、磁場の変化と彼らの脳の反応に気づいていませんでした。 彼らは実験全体を通して何も起こらなかったと感じました - 彼らはただ1時間暗い沈黙の中で一人で座っていただけでした。 しかしその下には、彼らの頭脳から様々な違いが明らかにされています。 いくつかの脳はほとんど反応を示さなかったが、他の脳は磁場シフト後にそれらの通常のサイズの半分に縮小したアルファ波を有した。

これらの隠された反応が人間の行動能力にどのような意味を持つのかは、まだわかっていません。 弱い頭脳の反応と強い頭脳の反応は、ナビゲーション能力のある種の個人差を反映していますか? 脳の反応が弱い人は、ある種のトレーニングから恩恵を受けることができますか? 強い脳反応を持つ人は実際に磁場を感じるように訓練することができますか?

地球の強さの磁場に対する人間の反応は驚くべきように思われるかもしれません。 しかし、私たちの動物の祖先における磁気感覚の証拠を考えれば、人間がシステムの最後の部分をすべて失ったのであれば、それはもっと驚くべきかもしれません。 これまでのところ、我々は人々が脳に信号を送る磁気センサーを働いているという証拠を発見しました - 潜在的な人間の心におけるこれまで未知の感覚能力。 我々の磁気的継承の全範囲はまだ発見されていない。会話

著者について

下条慎介、ガートルードボルチモア実験心理学教授、 カリフォルニア工科大学; Daw-An Wu、、 カリフォルニア工科大学そして、Joseph Kirschvink、ニコ、Marilyn Van Wingen地生物学教授、 カリフォルニア工科大学

この記事はから再公開されます 会話 クリエイティブコモンズライセンスの下で 読む 原著.

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