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.

Магниторецепция: что это такое и есть ли она у человека

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.

Восприятие — одна из самых разнообразных областей нейронауки из-за огромного количества органов чувств в животном мире. Помимо пяти классических чувств — зрения, слуха, вкуса, обоняния и осязания, — существует множество других, например проприоцепция (способность воспринимать положение тела), терморецепция (ощущение температуры) или ноцицепция (охватывающая все нервные структуры, отвечающие за восприятие боли). Но помимо всего этого существуют и ещё более удивительные нейрофизиологические способности. Доктор биомедицины Пабло Барречегурен объясняет, что такое магниторецепция, как она работает и какое отношение к ней имеет человек.

Что такое магниторецепция?

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

Первоначально многие из этих исследований были посвящены мигрирующим животным, поскольку магнитное поле Земли меняется в разных точках планеты и теоретически может использоваться как способ ориентации.

Первые исследования: морские маршруты

Среди первых опубликованных работ — исследования морских маршрутов логгерхедов (больших морских черепах). Это морское животное совершает круговую миграцию протяжённостью в тысячи километров под водой от восточного побережья Флориды через всё Саргассово море. Чтобы проверить, используют ли черепахи магнитное поле Земли для ориентации, их во время плавания подвергали воздействию разных магнитных полей, и оказалось, что животные меняли направление движения в зависимости от магнитного поля, которому подвергались.

Сегодня известно, что как минимум пятьдесят видов животных — рептилий, амфибий, млекопитающих, рыб, ракообразных и насекомых — обладают той или иной формой магниторецепции.

Как работает магниторецепция

После открытия магниторецепции следующим шагом было выяснить, как работает это чувство. В основе любого чувства лежат молекулярные структуры, реагирующие на стимул, и нервная система, способная обработать эту реакцию. Например, фоторецепторы в сетчатке глаза реагируют на свет, стимулируя участки коры головного мозга, — так возникает наше зрение.

Криптохромы

В магниторецепции большое внимание привлекает семейство белков криптохромов: это системы, способные улавливать свет; в целом они широко распространены в животном мире (как у позвоночных, так и у беспозвоночных), и для некоторых из них показана важная роль в регуляции циркадных ритмов.

Ряд работ указывает, что такие белки, как криптохром 4 (Cry4), важны для магниторецепции у птиц; считается, что они позволяют птицам «видеть» магнитные поля, поскольку в большом количестве содержатся в сетчатке этих животных.

Связь между зрением и магниторецепцией довольно сложна: считается, что в этих случаях свет необходим для активации магниторецепции, и действительно, в некоторых экспериментах изменение свойств света меняет способность к ориентации у зебровой амадины.

Человек и магниторецепция

Все эти работы постепенно раскрывают механизм магниторецепции, но остаётся без ответа главный вопрос: способны ли люди воспринимать изменения магнитного поля Земли? Исследований в этой области почти нет, но в работе, опубликованной несколько месяцев назад, людей помещали в зону без магнитного влияния, подвергали воздействию магнитного поля, сопоставимого по интенсивности с земным, а затем меняли ориентацию этого поля. В результате у некоторых людей наблюдались изменения паттерна определённых мозговых волн.

Однако к этим предварительным результатам нужно относиться очень осторожно: во-первых, опубликованной информации в этой области очень мало, а во-вторых, поскольку магниторецепция присуща множеству живых существ, эта реакция может объясняться существованием некоего атавизма магниторецептивного чувства, которое у Homo sapiens sapiens так и не развилось (или было утрачено в ходе эволюции).

Литература

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.