Какие животные обладают магниторецепцией?

По меньшей мере пятьдесят видов из групп рептилий, амфибий, млекопитающих, рыб, ракообразных и насекомых демонстрируют магниточувствительность, включая мигрирующих птиц и большеголовых черепах.

Какую роль играют криптохромы в магниторецепции?

Криптохромы — светочувствительные белки, связанные с циркадными ритмами; у птиц Cry4 в сетчатке предполагается важной для светозависимой магниторецепции, возможно позволяя «видеть» магнитное поле.

Могут ли люди ощущать магнитное поле?

Данные ограничены: одно исследование показало изменения мозговых волн при воздействии полей, похожих на земные, но результаты предварительны и требуют дальнейшей верификации и повторных экспериментов.

Какие методы используются для изучения магниторецепции?

Применяются поведенческие эксперименты с изменением магнитных полей (например, у черепах), молекулярные исследования экспрессии белков (Cry4) и нейрофизиологические методы, включая запись мозговых волн у людей.

Что такое магниторецепция? Человек и магниторецепция

Q: Что такое магниторецепция?

Способность воспринимать магнитные поля — чувство, позволяющее некоторым организмам детектировать направление и интенсивность магнитного поля Земли. Это активная область исследований с подтверждёнными примерами в животном мире.

Q: Как работает магниторецепция?

Магниторецепция основана на молекулярных рецепторах и нервной обработке сигналов; предполагаются разные механизмы, включая магниточувствительные молекулы и светозависимые радикальные пары, требующие передачи информации в мозг.

Область восприятия является одним из самых разнообразных полей нейронауки из‑за огромного количества чувств, существующих в животном мире. Помимо пяти классических чувств: зрения, слуха, вкуса, обоняния и осязания; существуют и многие другие, такие как проприоцепция (способность ощущать положение тела), термоцепция (ощущение температур) или ноцицепция (включающая все нервные структуры, отвечающие за восприятие боли). Но помимо всех этих существуют ещё более увлекательные нейрофизиологические способности. Доктор биомедицины Пабло Барречегурен объясняет, что такое магниторецепция, как она работает и какое место в ней занимают люди.

Что такое магниторецепция?

Способность воспринимать магнитные поля, или магниторецепция, — одно из чувств, которое в последние годы изучается наиболее активно. Хотя исследования на людях всё ещё находятся на ранних стадиях, работы, проведённые в животном мире, подтвердили существование этого чувства у некоторых живых существ.

Изначально многие из этих исследований были сосредоточены на мигрирующих животных, так как земное магнитное поле меняется по планете, и, теоретически, оно могло бы использоваться как метод ориентирования.

Первые исследования: морские маршруты

В числе первых опубликованных работ были исследования, изучавшие морские маршруты большеголовых черепах. Это морское животное совершает круговой миграционный маршрут в тысячи километров под водой от восточного побережья Флориды по всему Саргассову морю. Чтобы проверить, используют ли черепахи земное магнитное поле для ориентирования, их подвергали воздействию различных магнитных полей во время плавания, и было видно, что животные меняли направление плавания в зависимости от того магнитного поля, которому их подвергали.

В настоящее время известно, что по крайней мере пятьдесят видов животных среди рептилий, амфибий, млекопитающих, рыб, ракообразных и насекомых обладают тем или иным типом магниторецепции.

Как работает магниторецепция

После открытия существования магниторецепции следующим шагом было выяснить, как работает это чувство. Любое чувство основано на молекулярных структурах, реагирующих на стимул, и нервной системе, способной обработать эту реакцию. Например, фоторецепторы, которые находятся в сетчатке наших глаз, реагируют на свет, стимулируя участки коры головного мозга, и это даёт нам чувство зрения.

Криптохромы

В магниторецепции криптохромы — это семейство белков, привлёкших большое внимание: это системы, способные улавливать свет, в целом они широко распространены в животном мире (как у позвоночных, так и у беспозвоночных), и некоторые из них, как показано, важны для регуляции циркадных ритмов.

В числе них несколько работ указывают, что белки, такие как криптохром4 (Cry4), важны для магниторецепции у птиц, и предполагается, что они позволяют им «видеть» магнитные поля, поскольку эти белки в изобилии присутствуют в сетчатке этих животных.

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

Люди и магниторецепция

Все эти работы постепенно раскрывают механизм работы механорецепции, но остаётся большой вопрос: способны ли люди воспринимать изменения земного магнитного поля? Исследований в этой области почти нет, но в одном исследовании, опубликованном несколько месяцев назад, людей помещали в зону, свободную от магнитного влияния, подвергали воздействию магнитного поля интенсивностью, похожей на земную, а затем меняли ориентацию этого поля. В результате у некоторых людей были зафиксированы изменения в образце определённых мозговых волн.

Однако к этим предварительным результатам следует относиться с большой осторожностью, поскольку, во‑первых, существует очень мало опубликованной информации в этой области, а во‑вторых, следует учитывать, что при наличии механорецепции у столь многих живых существ возможно, что эта реакция связана с существованием какого‑то атавизма механорецептивного чувства, который Homo sapiens sapiens никогда бы не развил (или который мы утратили в ходе эволюции).

Список литературы

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.