人类有磁感应吗？生物学家知道 其他动物也这样做。 他们认为这对蜜蜂、海龟和鸟类等生物有帮助环游世界。
科学家们试图调查人类是否属于对磁敏感的生物体名单。 几十年来，两者之间一直有来回正面报道和未能证明人的特质，与看似无休无止的争论。
人们的结果好坏参半，可能是因为过去几乎所有的研究都依赖于参与者的行为决策。 如果人类确实拥有磁感，日常经验表明它会非常微弱或深深地潜意识。
当试图做出决定时，这种微弱的印象很容易被误解——或者直接被忽略。
所以我们的研究小组——包括地球物理生物学家， A认知神经科学家和一个神经工程师——采取了另一种方法。我们发现了什么可以说提供了第一个具体的神经科学有证据表明人类确实具有地磁感应。
生物地磁感应如何发挥作用？
（纳斯基/Shutterstock）
地球被磁场包围，磁场是由地球液体核心的运动产生的。 这就是磁罗盘指向北方的原因。 在地球表面，这个磁场相当弱，大约弱100倍比冰箱贴更重要。
在过去 50 年左右的时间里，科学家们已经证明，细菌几乎所有分支中的数百种生物体，原生生物动物王国有能力探测并响应这种地磁场。
在某些动物中——比如蜜蜂– 地磁行为反应是与反应一样强烈光、气味或触摸。 生物学家已经发现脊椎动物有强烈的反应，包括鱼,两栖动物,爬行动物、众多鸟类和多种哺乳动物，包括鲸鱼,啮齿动物,蝙蝠,奶牛和小狗– 最后一个可以被训练来寻找隐藏的条形磁铁。
在所有这些情况下，动物都利用地磁场作为其归巢和导航能力的组成部分，以及视觉、嗅觉和听觉等其他线索。
怀疑论者驳回了有关这些反应的早期报告，主要是因为似乎没有一种生物物理机制可以将地球微弱的地磁场转化为强的神经信号。 这一观点因发现活细胞有有能力构建纳米晶体铁磁 矿物磁铁矿– 基本上是微小的铁磁铁。
磁铁矿的生物成因晶体首先在一组软体动物的牙齿中被发现，后来在细菌，然后在各种其他生物体中，从原生生物到昆虫、鱼类和哺乳动物等动物，包括人脑组织内。
尽管如此，科学家们并不认为人类是对磁敏感的生物体。
操纵磁场
（加州理工学院磁场实验室）
多于：研究参与者坐在面向北的实验室中，而向下的磁场从西北到东北顺时针（蓝色箭头）旋转，或从东北到西北逆时针（红色箭头）旋转。
在我们的新研究中，我们要求 34 名参与者坐在我们的测试室中，同时我们通过脑电图 (EEG) 直接记录他们大脑中的电活动。 我们修改过的法拉第笼包括一组三轴线圈，使我们能够通过流过其电线的电流来创建高度均匀的受控磁场。
由于我们生活在北半球中纬度地区，我们实验室的环境磁场以与水平面约 60 度的角度向北倾斜。
在正常生活中，当某人旋转头部时（例如，上下点头或从左向右转动头部），地磁场的方向（在空间中保持不变）将相对于他们的头骨发生变化。 这对于受试者的大脑来说并不奇怪，因为它首先引导肌肉以适当的方式移动头部。
在我们的实验室中，我们可以相对于大脑默默地移动磁场，但大脑不会发出任何信号来移动头部。 这类似于您的头部或躯干被其他人被动旋转的情况，或者当您是旋转车辆中的乘客时的情况。
不过，在这些情况下，您的身体仍然会记录有关其空间位置的前庭信号以及磁场的变化 - 相比之下，我们的实验刺激只是磁场的变化。 当我们改变室内的磁场时，我们的参与者没有感受到任何明显的感觉。
另一方面，脑电图数据表明，某些磁场旋转可以触发强烈且可重复的大脑反应。 现有研究中已知的一种脑电图模式称为 α-ERD（事件相关去同步化），通常在人突然检测到并处理感官刺激时出现。
大脑对磁场方向的意外变化感到“担忧”，这引发了α波的减少。 我们看到这种对简单磁旋转做出反应的 α-ERD 模式是人类磁感受的有力证据。
我们的参与者的大脑仅在场的垂直部分向下指向约 60 度（同时水平旋转）时做出反应，就像在加利福尼亚州帕萨迪纳这里自然发生的那样。 它们对磁场的不自然方向没有反应——例如当它指向上方时。
我们建议将反应调整到自然刺激，反映自然选择形成的生物机制。
其他研究人员表明，动物的大脑会过滤磁信号，只对与环境相关的信号做出反应。 拒绝任何与自然值相差太远的磁信号是有意义的，因为它很可能来自磁异常——例如雷击或地下的磁石沉积。
一份关于鸟类的早期报告表明，如果地磁场强度超过约 10%，知更鸟就会停止使用地磁场。与他们习惯的有 25% 的不同。 这种趋势可能就是以前的研究人员难以识别这种磁感的原因——如果他们提高磁场强度为了“帮助”受试者检测到它，他们可能会确保受试者的大脑忽略它。
而且，我们的一系列实验表明，受体机制——人类的生物磁力计——不是电感应，可以辨别南北。 后一个特征完全排除了所谓的“量子罗盘”或“隐花色素”目前在有关磁感受的动物文献中流行的机制。
我们的结果仅与基于功能性磁感受器细胞一致生物磁铁矿假说。 请注意，基于磁铁矿的系统还可以解释 鸟类的所有行为影响这促进了量子罗盘假说的兴起。
大脑下意识地记录磁力变化
我们的参与者都没有意识到磁场的变化和他们的大脑反应。 他们觉得整个实验过程中什么也没发生——他们只是在黑暗的寂静中独自坐了一个小时。
然而，在底层，他们的大脑却显示出广泛的差异。 一些大脑几乎没有表现出任何反应，而另一些大脑的阿尔法波在磁场变化后缩小到正常大小的一半。
这些隐藏的反应对人类行为能力意味着什么还有待观察。 大脑反应的弱和强是否反映了某种导航能力的个体差异？ 大脑反应较弱的人可以从某种训练中受益吗？ 那些大脑反应强烈的人可以通过训练来真正感受到磁场吗？
人类对地球强度磁场的反应可能看起来令人惊讶。 但鉴于我们动物祖先存在磁感觉的证据，如果人类完全失去了该系统的每一个部分，可能会更令人惊讶。
到目前为止，我们已经发现证据表明，人们有工作的磁传感器向大脑发送信号——这是人类潜意识中以前未知的感觉能力。 我们磁性遗传的全部范围仍有待发现。
下条信介，格特鲁德·巴尔的摩实验心理学教授，加州理工学院;吴道安, ,加州理工学院， 和约瑟夫·科什维克，尼科和玛丽莲·范温根地球生物学教授，加州理工学院。
