Что такое магниторецепция? Человек и магниторецепция

Область восприятия — одна из самых разнообразных областей нейронауки из-за большого количества чувств, существующих в животном мире. Помимо пяти классических чувств: зрения, слуха, вкуса, обоняния и осязания, существуют многие другие, такие как проприоцепция (способность ощущать положение тела), термоцепция (ощущение температуры) или ноцицепция (которая объединяет все нервные структуры, ответственные за восприятие боли). Но помимо всех этих существуют ещё более захватывающие нейрофизиологические возможности. Доктор биомедицины Пабло Барречегурен объясняет, что такое магниторецепция, как она работает и какова связь человека с этим чувством.

Что такое магниторецепция?

Способность воспринимать магнитные поля, или магниторецепция, — одно из наиболее изученных чувств в последние годы. Хотя исследования на людях находятся пока на ранних стадиях, работы, проведённые в животном мире, доказали наличие этого чувства у некоторых живых существ.

Изначально многие из этих исследований были сосредоточены на мигрирующих животных, поскольку магнитное поле Земли изменяется по всему планете, так что теоретически оно могло бы использоваться как метод ориентирования.

Первые исследования: водные маршруты

В первую очередь, среди первых опубликованных работ были те, что изучали водные маршруты большеголовых черепах. Эти морские животные совершают круговой миграционный путь длиной в тысячи километров под водой от восточного побережья Флориды через всё Саргассово море. Чтобы проверить, использовали ли черепахи магнитное поле Земли для ориентирования, их подвергали воздействию различных магнитных полей во время плавания, и было замечено, что животные меняли направление своего плавания в зависимости от прикладываемого магнитного поля.

В настоящее время известно, что по крайней мере пятьдесят видов животных среди рептилий, амфибий, млекопитающих, рыб, ракообразных и насекомых обладают каким-либо видом магниторецепции.

Как работает магниторецепция

Обнаружив существование магниторецепции, следующим шагом стало выяснение того, как работает это чувство. Любое чувство основано на молекулярных структурах, реагирующих на стимул, и нервной системе, способной обрабатывать эту реакцию. Например, фоторецепторы в нашей сетчатке реагируют на свет, стимулируя участки коры головного мозга, что и формирует наше зрение.

Криптохромы

В магниторецепции криптохромы представляют собой семейство белков, привлекших большое внимание: это системы, способные улавливать свет. В целом они широко распространены в животном мире (как среди позвоночных, так и беспозвоночных), и некоторые из них, как показано, играют важную роль в регулировании циркадных ритмов.

Среди них в нескольких работах отмечается, что такие белки, как криптохром4 (Cry4), важны для магниторецепции у птиц, и, как полагают, позволяют им «видеть» магнитные поля, поскольку они в большом количестве присутствуют в сетчатке этих животных.

Связь между зрением и магниторецепцией довольно сложна, так как считается, что в этих случаях свет необходим для активации магниторецепции, и действительно существуют эксперименты, где при изменении свойств света изменяется способность к ориентированию у зебровой амадины (также известной как мандариновая амадина).

Человек и магниторецепция

Все эти работы постепенно раскрывают принципы работы магниторецепции, но остаётся большой вопрос, способен ли человек воспринимать изменения магнитного поля Земли? Исследований в этой области пока очень немного, но в одном из исследований, опубликованном несколько месяцев назад, людей помещали в зону, свободную от магнитных воздействий, затем подвергали воздействию магнитного поля интенсивностью, аналогичной земному, а затем изменяли ориентацию этого поля. Результат: у некоторых испытуемых наблюдались изменения в паттерне определённых мозговых волн.

Тем не менее эти предварительные результаты следует воспринимать очень осторожно, поскольку во-первых, в этой области опубликовано очень мало информации, а во-вторых, следует учитывать, что, поскольку магниторецепция присутствует у столь многих живых существ, возможно, эта реакция связана с наличием некоего атавизма магниторецептивного чувства, которое Homo sapiens sapiens либо так и не смогли развить (или утратили в процессе эволюции).

Ссылки

Günther, A., Einwich, A., Sjulstok, E., Feederle, R., Bolte, P., Koch, K. W., Mouritsen, H. (2018). Double-Cone Localization and Seasonal Expression Pattern Suggest a Role in Magnetoreception for European Robin Cryptochrome 4. Current Biology, 28(2), 211–223.e4.
Hill, C. (2005). Magnetic Orientation and Navigation in Marine Turtles, Lobsters, and Molluscs: Atlantic, 546, 539–546.
Johnsen, S., & Lohmann, K. J. (2005). The physics and neurobiology of magnetoreception. Nature Reviews Neuroscience, 6(9), 703–712.
Maeda, K., Henbest, K. B., Cintolesi, F., Kuprov, I., Rodgers, C. T., Liddell, P. A., Hore, P. J. (2008). Chemical compass model of avian magnetoreception. Nature,
Muheim, R., Sjöberg, S., & Pinzon-Rodriguez, A. (2016). Polarized light modulates light-dependent magnetic compass orientation in birds. Proceedings of the National Academy of Sciences, 113(6), 1654–1659.
Pinzon-Rodriguez, A., Bensch, S., & Muheim, R. (2018). Expression patterns of cryptochrome genes in avian retina suggest involvement of Cry4 in light-dependent magnetoreception. Journal of the Royal Society Interface, 15(140).
Wang, C. X., Hilburn, I. A., Wu, D.-A., Mizuhara, Y., Cousté, C. P., Abrahams, J. N. H., … Kirschvink, J. L. (2019). Transduction of the Geomagnetic Field as Evidenced from alpha-Band Activity in the Human Brain. Eneuro, 6(2), ENEURO.0483-18.2019.
Wiltschko, W., & Wiltschko, R. (2005). Magnetic orientation and magnetoreception in birds and other animals. Journal of Comparative Physiology A: Neuroethology, Sensory, Neural, and Behavioral Physiology, 191(8), 675–693.