Nova evidência para um sentido magnético humano que permite que seu cérebro detecte o campo magnético da Terra

Você tem uma bússola magnética na cabeça?

Nova evidência para um sentido magnético humano que permite que seu cérebro detecte o campo magnético da Terrafoto por Alina Grubnyak sobre Unsplash

Os seres humanos têm um sentido magnético? Biólogos sabem outros animais fazem . Eles acham que ajuda criaturas, incluindo abelhas, tartarugas e pássaros navegue pelo mundo .




Os cientistas tentaram investigar se os humanos pertencem à lista dos organismos magneticamente sensíveis. Por décadas, houve um vaivém entre relatórios positivos e falhas em demonstrar o traço nas pessoas, com controvérsia aparentemente interminável .



Os resultados mistos em pessoas podem ser devido ao fato de que virtualmente todos os estudos anteriores dependeram de decisões comportamentais dos participantes. Se os seres humanos possuem um sentido magnético, a experiência diária sugere que ele seria muito fraco ou profundamente subconsciente. Essas impressões fracas podem ser facilmente mal interpretadas - ou simplesmente perdidas - ao tentar tomar decisões.

Portanto, nosso grupo de pesquisa - incluindo um biólogo geofísico , para neurocientista cognitivo e um neuroengenheiro - fez outra abordagem. O que encontramos sem dúvida fornece o primeiro neurocientífico concreto evidências de que os humanos têm um sentido geomagnético .



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Como funciona um sentido geomagnético biológico?

A vida na Terra está exposta ao campo geomagnético sempre presente do planeta, que varia em intensidade e direção na superfície planetária. Nasky / Shutterstock.com

A Terra é cercada por um campo magnético, gerado pelo movimento do núcleo líquido do planeta. É por isso que uma bússola magnética aponta para o norte. Na superfície da Terra, este campo magnético é bastante fraco, cerca de 100 vezes mais fraco do que um ímã de geladeira.



Nos últimos 50 anos ou mais, os cientistas mostraram que centenas de organismos em quase todos os ramos da bactéria, protista e os reinos animais têm a capacidade de detectar e responder a esse campo geomagnético. Em alguns animais - como as abelhas - as respostas comportamentais geomagnéticas são tão forte quanto as respostas à luz, odor ou toque. Os biólogos identificaram fortes respostas em vertebrados variando de peixe , anfíbios , répteis , numerosos pássaros e uma grande variedade de mamíferos, incluindo baleias , roedores , morcegos , vacas e cachorros - o último dos quais pode ser treinado para encontrar uma barra magnética oculta. Em todos esses casos, os animais estão usando o campo geomagnético como componentes de suas habilidades de homing e navegação, junto com outras pistas como visão, olfato e audição.

Os céticos rejeitaram os primeiros relatos dessas respostas, em grande parte porque não parecia haver um mecanismo biofísico que pudesse traduzir o fraco campo geomagnético da Terra em fortes sinais neurais. Esta visão foi dramaticamente alterada pelo descoberta de que células vivas tenha o capacidade para construir nanocristais de ferromagnético magnetita mineral - basicamente, pequenos ímãs de ferro. Cristais biogênicos de magnetita foram vistos pela primeira vez nos dentes de um grupo de moluscos, mais tarde em bactérias e, em seguida, em uma variedade de outros organismos, desde protistas e animais, como insetos, peixes e mamíferos, incluindo nos tecidos do cérebro humano .

Cadeias de magnetossomos de um salmão sockeye. Mann, Sparks, Walker & Kirschvink, 1988, CC BY-ND

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No entanto, os cientistas não consideram os humanos como organismos magneticamente sensíveis.

Manipulando o campo magnético

Desenho esquemático da câmara de teste de magneto-recepção humana em Caltech. Modificado de 'Centro de atração' por C. Bickel (Mão, 2016).

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Em nosso novo estudo, pedimos a 34 participantes que simplesmente sentassem em nossa câmara de teste enquanto registrávamos diretamente a atividade elétrica em seus cérebros com eletroencefalografia (EEG). Nosso modificado Gaiola de Faraday incluiu um conjunto de bobinas de 3 eixos que nos permitem criar campos magnéticos controlados de alta uniformidade através da corrente elétrica que percorremos através de seus fios. Como vivemos em latitudes médias do hemisfério norte, o campo magnético ambiental em nosso laboratório diminui para o norte a cerca de 60 graus da horizontal.

Na vida normal, quando alguém gira a cabeça - digamos, balançando a cabeça para cima e para baixo ou girando a cabeça da esquerda para a direita - a direção do campo geomagnético (que permanece constante no espaço) muda em relação ao crânio. Isso não é nenhuma surpresa para o cérebro do sujeito, já que dirigiu os músculos para mover a cabeça da maneira apropriada em primeiro lugar.

Os participantes do estudo sentaram-se na câmara experimental voltada para o norte, enquanto o campo apontando para baixo girava no sentido horário (seta azul) de noroeste para nordeste ou anti-horário (seta vermelha) de nordeste para noroeste. Laboratório de Campo Magnético, Caltech, CC BY-ND

Em nossa câmara experimental, podemos mover o campo magnético silenciosamente em relação ao cérebro, mas sem que o cérebro tenha iniciado qualquer sinal para mover a cabeça. Isso é comparável a situações em que sua cabeça ou tronco são girados passivamente por outra pessoa ou quando você é um passageiro em um veículo que gira. Nesses casos, porém, seu corpo ainda registrará sinais vestibulares sobre sua posição no espaço, junto com as mudanças do campo magnético - em contraste, nossa estimulação experimental foi apenas uma mudança do campo magnético. Quando mudamos o campo magnético na câmara, nossos participantes não experimentaram nenhum sentimento óbvio.

Os dados do EEG, por outro lado, revelaram que certas rotações do campo magnético podem desencadear respostas cerebrais fortes e reproduzíveis. Um padrão de EEG conhecido por pesquisas existentes, chamado alfa-ERD (dessincronização relacionada a eventos), normalmente aparece quando uma pessoa detecta e processa repentinamente um estímulo sensorial. Os cérebros estavam “preocupados” com a mudança inesperada na direção do campo magnético, e isso desencadeou a redução da onda alfa. O fato de termos visto tais padrões alfa-ERD em resposta a rotações magnéticas simples é uma evidência poderosa para a recepção magnética humana.

O vídeo mostra a queda dramática e generalizada na amplitude da onda alfa (cor azul profundo na extremidade esquerda da cabeça) seguindo rotações no sentido anti-horário. Nenhuma queda é observada após a rotação no sentido horário ou na condição fixa. Connie Wang, Caltech

Os cérebros dos nossos participantes apenas responderam quando o componente vertical do campo estava apontando para baixo em cerca de 60 graus (enquanto girava horizontalmente), como faz naturalmente aqui em Pasadena, Califórnia. Eles não respondiam a direções não naturais do campo magnético - como quando ele apontava para cima. Sugerimos que a resposta seja sintonizada com estímulos naturais, refletindo um mecanismo biológico que foi moldado pela seleção natural.

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Outros pesquisadores mostraram que os cérebros dos animais filtram os sinais magnéticos, respondendo apenas aos que são ambientalmente relevantes. Faz sentido rejeitar qualquer sinal magnético que esteja muito longe dos valores naturais porque provavelmente é de uma anomalia magnética - um raio ou depósito de magnetita no solo, por exemplo. Um relatório anterior sobre pássaros mostrou que os tordos param de usar o campo geomagnético se a força for maior do que cerca de 25 por cento diferente do que estavam acostumados . É possível que essa tendência seja o motivo pelo qual os pesquisadores anteriores tiveram problemas para identificar esse sentido magnético - se eles aumentou a força do campo magnético para “ajudar os sujeitos a detectá-lo, eles poderiam ter garantido que os cérebros dos sujeitos o ignorassem.

Além disso, nossa série de experimentos mostra que o mecanismo do receptor - o magnetômetro biológico nos seres humanos - não é indução elétrica e pode distinguir o norte do sul. Este último recurso exclui completamente o chamado “Compasso quântico” ou “criptocromo” mecanismo que é popular hoje em dia na literatura animal sobre magnetorecepção. Nossos resultados são consistentes apenas com células magnetoreceptoras funcionais com base na hipótese de magnetita biológica . Observe que um sistema baseado em magnetita também pode explicar todos os efeitos comportamentais em pássaros que promoveu o surgimento da hipótese da bússola quântica.

Cérebros registram mudanças magnéticas, subconscientemente

Nossos participantes não estavam cientes das mudanças do campo magnético e de suas respostas cerebrais. Eles sentiram que nada havia acontecido durante todo o experimento - eles apenas ficaram sentados sozinhos em um silêncio escuro por uma hora. Por baixo, porém, seus cérebros revelaram uma ampla gama de diferenças. Alguns cérebros quase não mostraram reação, enquanto outros cérebros tiveram ondas alfa que encolheram para a metade de seu tamanho normal após uma mudança no campo magnético.

Resta saber o que essas reações ocultas podem significar para as capacidades comportamentais humanas. As respostas cerebrais fracas e fortes refletem algum tipo de diferença individual na habilidade de navegação? Aqueles com respostas cerebrais mais fracas podem se beneficiar de algum tipo de treinamento? Aqueles com fortes respostas cerebrais podem ser treinados para realmente sentir o campo magnético?

Uma resposta humana a campos magnéticos com a força da Terra pode parecer surpreendente. Mas, dadas as evidências da sensação magnética em nossos ancestrais animais, seria mais surpreendente se os humanos tivessem perdido completamente até a última peça do sistema. Até agora, encontramos evidências de que as pessoas têm sensores magnéticos funcionando, enviando sinais para o cérebro - uma capacidade sensorial até então desconhecida na mente humana subconsciente. A extensão total de nossa herança magnética ainda precisa ser descoberta.

Shinsuke Shimojo , Gertrude Baltimore Professora de Psicologia Experimental, Instituto de Tecnologia da Califórnia ; Daw-An Wu ,, Instituto de Tecnologia da Califórnia , e Joseph Kirschvink , Nico e Marilyn Van Wingen Professor de Geobiologia, Instituto de Tecnologia da Califórnia

Este artigo foi republicado de A conversa sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original .

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