人类具有地磁意义的第一个神经科学证据

来自加州理工学院，东京大学，普林斯顿大学和东京工业大学的神经科学家和地球科学家的国际团队发现人脑可以探测到地球强度的磁场。

地球周围是一个磁场，由行星液体核心的运动产生。在行星表面，该磁场相当弱，比冰箱磁铁弱100倍。

许多迁徙(如鸟类，乌龟，鳗鱼和龙虾)和非迁徙(果蝇，蟑螂，蜜蜂)动物都配备了一种称为磁感应的特殊感觉，允许它们检测这个区域以感知方向，高度或位置。

尽管在这些生物中已经对磁吸收进行了充分的研究，但科学家尚未能确定人类是否具有这种能力。

来自加州理工学院和东京工业大学的地球科学家Joseph Kirschvink博士，加州理工学院神经科学家Shin Shimojo博士及其同事开始使用脑电图(EEG)来记录这一长期存在的问题，以记录成人参与者在磁场操作期间的大脑活动。

他们说：“磁感应，对地磁场的感知，是一种在所有脊椎动物和一些无脊椎动物的主要群体中建立起来的感觉形态。”

“ 过去曾多次尝试使用行为测定来测试人体磁感应的存在，但结果尚无定论。”

“为了避免认知和行为伪影，我们决定使用脑电图技术直接观察人类大脑是否对磁场变化有被动反应。”

记录大脑电活动并反映许多相互关联的神经元中的信息处理的脑电图是研究潜意识过程的理想工具，其中物理刺激被大脑拾取但不进入有意识的意识。这种情况发生在各种各样的感官刺激上，这会影响我们的认知和行为，而我们不会知道我们看到，听到或感觉到任何新的东西。

科学家说：“我们认为地磁刺激可能会以这种方式进行处理，因此我们会观察人脑波对于任何有磁感的迹象。”

他们要求34名成年志愿者(24名男性，12名女性)只是坐在测试室中，同时他们用脑电图直接记录他们大脑的电活动。

他们说：“在我们的实验中，参与者在射频屏蔽测试室内的一把非常舒适的椅子上放松。”

“在腔室内部是一组大的方形线圈，沿着三个不同的方向(上/下，E / W，N / S)设置，电流通过这些方向流动以在其内部产生地球强度的磁场。该场可以指向任何方向，无论是向上，向下，N，S，还是在其间的任何位置，并且可以模拟北半球或南半球的局部磁场。

“我们可以在100毫秒的短时间间隔内改变磁场方向或强度，同时记录脑电图，以观察大脑活动是否随着磁场的变化而变化。”

“虽然我们的人类参与者在闭眼约7分钟时无所事事，但我们不定期地改变了磁场的方向，整个实验期间最多改变了100次。每次，场地顺时针或逆时针旋转，类似于向左或向右转动头部而不实际移动。整个时间，这个领域陡峭向下(水平方向60-75度)，就像北半球中纬度地球的地球一样，大多数参与者都是在这里出生和长大的。

“当田间没有变化时，通过比较田间旋转后的脑电波与对照试验中的脑电波，我们可以发现脑电图差异，表明大脑正在处理地磁刺激。”

逆时针旋转向下磁场后，一些志愿者的脑电波α波幅度大幅下降，与刺激前水平相比降低了60%。

研究人员说：“阿尔法波是以10赫兹左右的频率上下波动的脑电波。”

“当我们闭着眼睛醒来时，它们支配着脑电信号，并且是由数百万神经元的自发同步活动引起的。他们的功能尚不清楚，但他们可能反映出一种放松的心态，没有特别关注，也没有特别的任务要做。“

“当刺激突然出现并被处理时，神经元彼此不同步，阿尔法节奏被打乱，结果阿尔法波变小。”

这种现象称为α事件相关的失步(alpha-ERD)。

“在我们的实验中，alpha-ERD显示人类的大脑可以检测到地球强度的磁场，证明我们有一个感知系统来处理我们周围的地磁场，”作者说。

“潜在地，我们和/或我们的游牧猎人 - 采集者的祖先可以使用磁感来导航和生存。”

“未来对不同人群中磁感应的研究可能为这种古老的感觉系统的进化和个体变异提供新的线索。”

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