Газета 'Промышленные ведомости'
Главная Подшивка Подписка Редакция Партнерство Форум
«ПВ» 3-4, март, апрель 2019  -  cодержание номера 

Открыт механизм восприятия
человеком магнитного поля

Ученые обнаружили механизм магниторецепции (чувствительности к магнитному полю Земли) у человека. Они выяснили, что при изменении магнитного поля амплитуда активности мозга в альфа-диапазоне от 8 до 13 Герц меняется. Для этого ученые использовали специальную комнату, в котором ориентация магнитного поля менялась при одинаковой интенсивности.

Магниторецепцией обладают многие живые организмы,  это помогает им определять направление движения, высоту и местоположение на местности благодаря чувствительности к геомагнитному полю Земли. В основном магниторецепция  характерна для бактерий, но также присутствует у некоторых позвоночных, включая птиц, черепах и акул.   Многие рыбы, насекомые и, конечно, птицы способны ориентироваться за счет магниторецепции — особого чувства, позволяющего  ощущать направление глобального магнитного поля Земли.  Но если птицам в этом помогает специализированный чувствительный белок, то как происходит восприятие магнетизма в нашем организме, пока полная загадка. Считалось, что люди им не обладают, однако эксперименты, поставленные с контролируемыми магнитными полями в лаборатории, показали, что и нам в определенной степени магниторецепция доступна.

Разобраться в этом вопросе решили ученые под руководством Конни Вэнг из Калифорнийского технологического института. Они предположили, что даже если человек и обладает магниторецепцией, она не будет поведенчески проявляться у него так же явно, как  у других живых организмов, которые могут пользоваться «внутренним компасом». До сих пор подобные исследования положительных результатов не давали. Поэтому, решили ученые, механизм реакции на изменения магнитного поля должен быть физиологическим, с одной стороны, и способным в какой-то мере повлиять пусть и неявно на поведение. Поэтому ученые измерили электрическую активность мозга с помощью электроэнцефалографии (ЭЭГ). Участников эксперимента посадили в клетку Фарадея, отделяя их от электромагнитного поля Земли, и с помощью катушек настраивали ориентацию магнитного поля внутри клетки Фарадея. Активность мозга человека анализировали в соответствии с тем, как меняется ориентация магнитного поля относительно самого участника эксперимента.

Ученые выяснили, что, в зависимости от магнитного поля, которое воздействовало на участника, менялась их активность мозга в альфа-диапазоне от 8 до 13 Герц, что говорит о способности человеческого организма ощущать изменения магнитного поля. Тем не менее, пока  непонятно, какой именно механизм отвечает за определение таких изменений. Необходимо изучить, существуют ли у человека специальные клетки, которые реагируют на изменение магнитного поля, или же люди могут «видеть» магнитное поле так же, как и некоторые птицы, с помощью специальных рецепторов. Кроме того, необходимо будет выяснить, могут ли люди эффективно пользоваться своей магниторецепцией для определения, например, своего положения в пространстве относительно абсолютных координат.

О новых экспериментах команда ученых из США и Японии рассказывает также в статье, опубликованной в журнале eNeuro. Они отобрали 26 добровольцев и помещали их по одному в темном  шумоизолированном помещении. Внутри ученые создавали искусственное магнитное поле той же мощности, что и геомагнитное поле у поверхности Земли, но при этом могли свободно менять направление его силовых линий. Пока магнитное поле вращалось, активность мозга каждого добровольца регистрировалась с помощью электроэнцефалографа (ЭЭГ).

По словам авторов, такая постановка эксперимента позволила сымитировать естественные изменения направлений геомагнитного поля при движении. При этом тело оставалось неподвижным, так что уровень сенсомоторных сигналов был минимальным, позволяя лучше рассмотреть слабые детали активности мозга. Эти данные сравнивали с данными ЭЭГ людей, сидевших в темной комнате, магнитное поле в которой никак не менялось. Обнаружилось, что при вращении магнитного поля против часовой стрелки волны альфа-ритма мозга заметно ослабевают – их амплитуда падает в среднем на четверть.

Альфа-волны связывают с состоянием расслабленного бодрствования, когда человек не сосредоточен на зрении или воображении. Они ослабевают, как только мозг начинает активно обрабатывать сенсорную информацию. Такое падение отмечалось и у добровольцев при изменении магнитного поля внутри помещения. За доли секунды альфа-волны могли ослабевать на 60 процентов, указывая, что мозг при этом занят анализом сенсорных данных. Каким образом происходит восприятие магнитных полей, да и зачем вообще крупным приматам вроде нас нужно это «дополнительное» чувство, пока остается неясным.

Неожиданно и то, что падение альфа-волн вызывало только вращение магнитного поля против часовой стрелки (направление вниз), как это происходит в северном полушарии Земли. При обратном направлении (вверх) изменений на ЭЭГ не наблюдалось, словно мозг игнорировал заведомо ложный сигнал и не концентрировался на нем. Способность «отключать» магниторецепцию  действительно проявляют некоторые животные, встретившись с нарушенными, «странными» магнитными полями,  например, во время грозы. Интересно, какие результаты покажут аналогичные эксперименты с жителями южного полушария.

«Аристотель описал пять чувств, включая зрение, слух, вкус, обоняние и осязание, — говорит Джозеф Киршвинк, профессор Калифорнийского технологического института. — Однако он не рассматривал ощущения гравитации, температуры, боли, баланса и некоторых внутренних стимулов, которые, как мы теперь понимаем, являются полноправной частью нашей нервной системы. Изучение наших животных предков показывает, что восприятие геомагнитного поля тоже может войти в этот ряд — в качестве уже не шестого, а 10-го, а может, и 11-го чувства».

Еще одна способность, которая используется животными для навигации, но еще доподлинно не обнаружена у человека — эхолокация. Пару лет назад ученые предложили новый метод изучения способности к эхолокации. 

По материалам порталов    naked-science.ru   и nplus1.ru

Другие статьи номера «ПВ» 3-4, март, апрель 2019

Главная Подшивка Подписка Редакция Партнерство Форум
  © Промышленные ведомости  
Rambler's Top100