당신의 머리 속에 자기 나침반이 있습니까?

당신의 머리 속에 자기 나침반이 있습니까?
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인간은 자기 감각을 가지고 있습니까? 생물 학자들은 알고있다. 다른 동물들. 그들은 그것이 꿀벌, 거북이 및 새를 포함한 생물을 돕는다 고 생각합니다. 세상을 탐색하다.

과학자들은 인간이 자기 민감 생물체의 목록에 속해 있는지 조사하려고했습니다. 수십 년 동안, 사이에왔다 갔다왔다. 긍정적 인보고 그리고, 시연 실패 사람들의 형질, 겉으로는 끝이없는 논쟁.

사람들의 혼합 된 결과는 사실상 모든 과거의 연구가 참가자들의 행동 결정에 의존했기 때문일 수 있습니다. 인간이 자기 감각을 가지고 있다면, 매일의 경험은 그것이 매우 약하거나 깊게 잠재 의식이 될 것이라고 제안합니다. 그러한 희미한 인상은 의사 결정을 시도 할 때 쉽게 오해 될 수 있습니다.

그래서 우리의 연구 그룹 - 지구 물리학 자인지 신경 과학자신경 공학자 - 또 다른 접근법을 취했다. 우리가 발견 틀림없이 첫 번째 콘크리트 신경 과학 인간이 지구 자기 감각을 가지고 있다는 증거.

생물 지자기 감지는 어떻게 작동합니까?

지구는 행성의 액체 코어의 움직임에 의해 생성 된 자기장으로 둘러싸여 있습니다. 자기 나침반이 북쪽을 가리키는 이유입니다. 지구의 표면에서,이 자기장은 매우 약하며, 100에 대해 약한 시간 냉장고 자석의 그것보다는.

지구상의 생명체는 행성의 항상 존재하는 지 자기장에 노출되어 있습니다 (머리에 자기 나침반이 있습니까?)지구상의 생명체는 행성 표면을 가로 질러 강도와 방향이 변화하는 행성의 항상 존재하는 지 자기장에 노출되어 있습니다. Nasky / Shutterstock.com

지난 50 년 동안 과학자들은 박테리아의 거의 모든 가지에 수백 개의 생물이 존재 함을 보여주었습니다. 원생 동물 그리고 동물의 왕국은이 지 자기장을 감지하고 반응 할 수있는 능력을 가지고 있습니다. 어떤 동물에서는 - 꿀벌과 같은 - 지자기 행동 반응은 응답만큼 강하다. 빛, 냄새 또는 만지기. 생물 학자들은 척추 동물에서부터 물고기, 양서류, 파충류, 수많은 새들과 포유류의 다양한 다양한 고래, 설치류, 박쥐, 그리고, 강아지 - 마지막으로 숨겨진 막대 자석을 찾을 수있는 훈련을받을 수 있습니다. 이 모든 경우에 동물들은 시력, 냄새 및 청력과 같은 다른 신호와 함께 자기장 및 항행 능력의 구성 요소로서 지 자기장을 사용합니다.

회의론자들은 지구의 약한 지자기 자기장을 강력한 신경 신호로 변환 할 수있는 생물 물리학적인 메커니즘이없는 것처럼 보이기 때문에 이러한 반응에 대한 초기 보고서를 기각했다. 이 견해는 살아있는 세포 발견능력 나노 결정을 만든다. 강자성의 광물성 자철석 - 기본적으로, 작은 철 자석. 마그네사이트의 생물 발생 결정은 한 그룹의 연체 동물의 치아에서 처음 발견되었으며, 나중에 박테리아곤충, 어류 및 포유 동물과 같은 원생 ​​동물과 동물에 이르기까지 다양한 다른 생물체에서, 인간의 뇌 조직을 포함하여.

그럼에도 불구하고, 과학자들은 사람이 자기에 민감한 생물이라고 생각하지 않았습니다.

자기장 조작

우리의 새로운 연구에서 우리는 34 참가자들에게 단순히 뇌파에 뇌파 (EEG)를 사용하여 전기적 활동을 직접 기록하는 동안 우리 실험실에 앉아있게 해달라고 요청했습니다. 우리의 수정 된 패러데이 케이지 에는 3 축 코일 세트가 포함되어있어 전선을 통과하는 전류를 통해 높은 균일 성의 제어 된 자기장을 만들 수 있습니다. 우리가 북반구의 중위도에 살고 있기 때문에 우리 실험실의 환경 자기장은 수평에서 60 정도 북쪽으로 내려갑니다.

정상적인 삶에서 누군가가 머리를 돌릴 때 - 예를 들어 상하 좌우로 끄덕이거나 머리를 왼쪽에서 오른쪽으로 돌리는 경우 - 지자기 필드의 방향 (공간에서 일정하게 유지됨)은 해골에 비례하여 이동합니다. 이것은 피험자의 뇌에 놀랄 일이 아닙니다. 근육이 처음부터 적절한 방식으로 머리를 움직 이도록 지시했기 때문입니다.

연구 참가자들은 북쪽을 향한 실험실에 앉아있었습니다 (머리에 자기 나침반이 있습니까?)연구 참가자들은 북쪽을 향한 실험실에 앉아 있었고 아래쪽을 향하는 필드는 북서쪽에서 북동쪽으로 시계 방향으로 (파란색 화살표) 또는 북동부에서 북서쪽으로 시계 반대 방향 (빨간색 화살표)으로 회전했습니다. 자기장 실험실, Caltech, CC의 BY-ND

우리의 실험실에서, 우리는 자기장을 뇌에 대해 조용히 움직일 수 있지만, 뇌가 머리를 움직이기위한 어떤 신호도 일으키지 않았다. 이것은 머리 또는 몸통이 다른 사람에 의해 수동으로 회전되거나, 회전하는 차량의 승객 인 경우와 유사합니다. 그러한 경우에도, 여러분의 신체는 여전히 자기장 변화와 함께 우주에서의 위치에 관한 전정 신호를 등록 할 것입니다. 대조적으로 우리의 실험적 자극은 단지 자기장 이동뿐이었습니다. 우리가 챔버에서 자기장을 이동할 때, 참가자들은 명백한 감정을 느끼지 못했습니다.

반면 뇌파 데이터는 특정 자기장 회전이 강하고 재현성있는 뇌 반응을 유발할 수 있음을 보여주었습니다. 알파 ERD (event-related desynchronization)라고 불리는 기존의 연구에서 알려진 한 개의 뇌파 패턴은 전형적으로 사람이 갑자기 감각 자극을 감지하고 처리 할 때 나타납니다. 두뇌는 자기장 방향의 예기치 않은 변화에 "염려"하여 이것이 알파 파 감소를 유발했습니다. 간단한 자성 회전에 대한 응답으로 그러한 알파 -ERD 패턴을 본 것은 인간의 자기 수용에 대한 강력한 증거입니다.

비디오는 알파 파의 진폭이 극적으로 넓어짐을 보여줍니다:


비디오는 반 시계 방향 회전 후에 알파 파도 진폭 (가장 왼쪽 머리에 진한 파란색 색상)의 드라마틱하고 광범위한 드롭을 보여줍니다. 시계 방향으로 회전하거나 고정 된 상태에서 떨어 뜨리지 않습니다. Connie Wang, Caltech

우리 참가자의 두뇌는 필드의 수직 구성 요소가 캘리포니아의 파사 데나에서 자연스럽게 여기 에서처럼 60도 (수평으로 회전하면서)로 아래를 향한 경우에만 반응했습니다. 그들은 자기장의 부 자연스러운 방향에 반응하지 않았습니다. 우리는 자연 선택에 의해 형성된 생물학적 메커니즘을 반영하여 반응이 자연스러운 자극에 맞춰져 있음을 제안합니다.

다른 연구자들은 동물의 두뇌가 자기 신호를 걸러 냄으로써 환경 적으로 관련이있는 것들에만 반응하는 것으로 나타났습니다. 자연 값에서 너무 멀리 떨어져있는 자기 신호는 거부합니다. 예를 들어 자력 변이 때문일 가능성이 높습니다. 예를 들어, 조명 파업이나 바닥에있는 석회석 침전물 때문일 수 있습니다. 조류에 대한 초기 보고서에 따르면 강도가 약 이상이면 로빈은 지 자기장을 사용하지 않는다고합니다. 이전과 다른 25 퍼센트. 이러한 경향은 이전 연구자들이이 자기 감각을 확인하는 데 어려움을 겪었던 이유 일 수 있습니다. 자기장의 강도를 올렸다. 피실험자가 그것을 탐지하는 것을 돕기 위해, 피험자의 뇌가 그것을 무시하도록 할 수도있다.

또한, 우리의 일련의 실험은 수용체 메커니즘 - 인간의 생물 자력계 -는 전기 유도가 아니며 남쪽에서 북쪽으로 말할 수 있음을 보여줍니다. 이 후자의 기능은 소위 완전하게 "양자 나침반"또는 "cryptochrome" 요즘은 자기 수용에 관한 동물 문학에서 인기가있는 메커니즘입니다. 우리의 결과는 기능적 자기 수용체 세포와 만 일치합니다. 생물 자철광 가설. 마그네타이트 기반 시스템 설명 할 수있다. 새들의 모든 행동 효과 그것은 양자 나침의 가설의 부상을 촉진했다.

뇌는 무의식적으로 자기 교대를 등록합니다.

참가자들은 모두 자기장 이동과 뇌 반응에 대해 알지 못했습니다. 그들은 실험 전체에서 아무 일도 일어나지 않았다고 느꼈습니다. 그들은 단지 한 시간 동안 어두운 침묵 속에 홀로 앉아있었습니다. 그러나 그들의 뇌는 다양한 차이를 드러 냈습니다. 어떤 두뇌는 거의 반응을 보이지 않았고, 다른 두뇌는 자장 이동 후 정상 크기의 절반으로 수축하는 알파 파를 가지고있었습니다.

이러한 숨겨진 반응이 인간의 행동 능력에 어떤 영향을 미칠지는 여전히 남아 있습니다. 약하고 강한 뇌 반응은 항해 능력의 개인차를 반영합니까? 더 약한 뇌 반응을 보이는 사람들이 어떤 종류의 훈련을받을 수 있습니까? 강한 뇌 반응을 보이는 사람들은 실제로 자기장을 느끼도록 훈련받을 수 있습니까?

지구력 자기장에 대한 인간의 반응은 놀라운 것처럼 보일 수 있습니다. 그러나 동물 조상의 자기 감각에 대한 증거를 보면 인간이 시스템의 모든 마지막 부분을 완전히 잃어 버렸다면 더 놀라운 일입니다. 지금까지 우리는 사람들이 잠재 의식의 인간 마음에서 이전에 알려지지 않은 감각 능력 인 뇌에 신호를 보내는 자기 센서를 작동시키는 증거를 발견했습니다. 우리의 자기 상속의 전체 범위는 여전히 발견되어야합니다.대화

저자 정보

거트 루드 볼티모어 Shimojo Shinsuke 교수, 실험 심리학 교수, 캘리포니아 기술 연구소; Daw-An Wu,, 캘리포니아 기술 연구소, Joseph Kirschvink, Nico와 Marilyn Van Wingen 교수 Geobiology, 캘리포니아 기술 연구소

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