Есть ли в мозге встроенный магнитный компас?

Американские исследователи из Калифорнийского технологического института и Принстонского университета и их японские коллеги из Токийского университета и Токийского технологического института сегодня опубликовали в журнале eNeuro экспериментальную работу, в которой заявили, что человеческий мозг способен воспринимать магнитное поле и его изменение.  При этом результаты  обсуждаются научным сообществом уже неделю, поскольку раньше материалы были выложены на сервер препринтов BioRxiv.

Экспериментальная установка. Connie X. Wang, et al, eNeuro 2019

Что было сделано?

Дизайн эксперимента был следующим. Испытуемый помещался в специальную клетку Фарадея, камеру размером 2.44х2.44х2.03 метра, которая защищает от электромагнитных полей (в данном случае – радиочастотного диапазона). Это достигалось тем, что клетка была сделана из алюминиевых прутьев диаметром 1,3 сантиметра.

Добровольцу на голову надевалась «шапочка» электродов ЭЭГ (64 электрода, размещённых по так называемой стандартной системе 10-20). При этом сама клетка представляла собой объемный генератор магнитного поля, подобного земному (индукция составляла около 30 микроТесла).

Фото экспериментальной установки и испытуемого. Connie X. Wang, et al, eNeuro 2019

Каждый из 34 участников эксперимента (24 мужчины, 12 женщин, возраст от 18 до 68 лет) проводил в камере около часа с закрытыми глазами и в полной темноте (за ними следили при помощи USB-инфракрасной камеры). Все это время велась запись ЭЭГ, однако это время было разбито на промежутки около семи минут, разделенных паузами в 2-3 секунды. Каждый раз в случае эксперимента в клетке создавалось «земное» магнитное поле и имитировалось его вращение. В случае контроля поля внутри клетки не было.

Электрическая схема установки. Connie X. Wang, et al, eNeuro 2019

Что авторы увидели и что они предлагают?

После обработки ЭЭГ-сигналов авторам удалось увидеть «ответ» мозга на наложение магнитного поля и его вращение изменением альфа-ритма. Но не всегда и не у всех. У испытуемых, живущих в Северном полушарии наблюдалось сильный ответ альфа-ритма на горизонтальное вращение магнитного поля против часовой стрелки в тот момент, когда статическое поле направлено вверх – так, как в Северном полушарии. Основываясь на этом, авторы делают два вывода:

• это не артефакт от электродов на голове и прочих потенциальных воздействий
• это эволюционно сложившаяся древняя способность чувствовать магнитное поле Земли, которая сейчас не осознается, поскольку другие информационные каналы гораздо сильнее.

Авторы рассматривают несколько вариантов объяснения эффекта, главный из которых – присутствие частиц магнетита (магниторецепторов) в головном мозге. Подобные частицы вроде бы уже найденыу птиц.

Критика

В обсуждении некоторые ученые высказали некоторые претензии к эксперименту. Так, например, заявляется, что авторы недостаточное внимание уделяется потенциальному шумовому воздействию (звук от работающих катушек мог вызвать коррекцию альфа-ритма).  Критики справедливо замечают, что для того, чтобы исключить это, можно было бы провести эксперимент в условиях белого звукового шума.

Тем не менее, работа очень интересна и должна вызвать новую волну исследований, которые должны ответить на вопрос: есть ли у нас «встроенный компас» или нет? В конце концов, чем мы хуже птиц или бактерий?

Текст: Алексей Паевский

Transduction of the Geomagnetic Field as Evidenced from Alpha-band Activity in the Human Brain

Connie X. Wang, Isaac A. Hilburn, Daw-An Wu, Yuki Mizuhara, Christopher P. Cousté, Jacob N. H. Abrahams, Sam E. Bernstein, Ayumu Matani, Shinsuke Shimojo and Joseph L. Kirschvink

eNeuro 18 March 2019, ENEURO.0483-18.2019; DOI: https://doi.org/10.1523/ENEURO.0483-18.2019