Voor sommige wezens dient het magnetische veld dat onze planeet omgeeft als kompas voor navigatie of oriëntatie.
Met dit ingebouwde navigatiesysteem worden trekvogels, zeeschildpadden en bepaalde soorten bacteriën tot de soorten gerekend. Maar hoe zit het met mensen? Volgens een nieuwe studie kunnen mensen ook het magnetische veld van de aarde voelen.
De nieuwe studie, die vandaag (18 maart) is gepubliceerd in het tijdschrift eNeuro, levert het eerste directe bewijs, uit hersenscans, dat mensen dit kunnen doen, waarschijnlijk door magnetische deeltjes verspreid over de hersenen.
Het vermogen om het magnetische veld te detecteren, magnetoreceptie genaamd, werd in de jaren tachtig voor het eerst gesuggereerd bij mensen. Maar latere hersenonderzoeken, uit de jaren negentig, vonden geen bewijs van het vermogen.
Maar met toegang tot nieuwe data-analysetechnieken besloot een internationale groep onderzoekers nog een keer te kijken.
Het magnetische veld manipuleren
Om te onderzoeken of mensen het magnetische veld kunnen waarnemen, werd 34 volwassenen gevraagd om in een donkere testkamer te zitten, versierd met grote, vierkante spoelen. Elektrische stromen stroomden door deze spoelen en veranderden het magnetische veld in de kamer ...
De intensiteit van dit magnetische veld was ongeveer hetzelfde als dat van onze planeet, zei hoofdonderzoeksauteur Connie Wang, een doctoraatsstudent aan het California Institute of Technology. Ter vergelijking: het is ongeveer 100.000 keer zwakker dan die gemaakt door MRI-machines, merkte Wang op.
De deelnemers kregen te horen dat ze moesten ontspannen en hun ogen moesten sluiten terwijl de onderzoekers het magnetische veld om hen heen manipuleerden. Tijdens het experiment hebben elektro-encefalogram (EEG) -machines een soort hersengolf gemeten die een alfagolf wordt genoemd. Van alfagolven is bekend dat ze in amplitude afnemen wanneer de hersenen een signaal oppikken, of het nu gaat om zicht, geluid ... of iets magnetisch.
De hersenen reageren
Van de 34 deelnemers toonden hersenscans van vier individuen sterke reacties op één verandering in het magnetische veld: een verschuiving van noordoost naar noordwest. Deze verschuiving zou hetzelfde zijn als een persoon buiten de kamer die zijn hoofd snel van links naar rechts verplaatst, behalve dat het hoofd door het statische magnetische veld beweegt in plaats van dat het veld eromheen beweegt.
Bij de vier individuen namen de alfa-hersengolven in amplitude af met maar liefst 60 procent. Maar ze reageerden alleen toen het veld van noordoost naar noordwest verschoof - niet in de andere richting.
"We verwachtten niet echt een asymmetrische reactie", vertelde Wang aan WordsSideKick.com. Hoewel het niet duidelijk is waarom dit is gebeurd, denken de onderzoekers dat het iets unieks kan zijn voor individuen, net zoals sommige mensen rechtshandig zijn en sommige linkshandig.
Verschillende deelnemers hadden ook een sterke respons op een andere reeks experimenten die de helling van het veld verlegden, wat zou gebeuren als je tussen de noordelijke en zuidelijke hemisferen zou reizen.
Om ervoor te zorgen dat de resultaten geen toevalstreffer waren, werden de onderzoeksresponders enkele weken later opnieuw getest - en de resultaten bleven waar. Stuart Gilder, een professor in de geofysica aan de Ludwig-Maximilian Universiteit van München die geen deel uitmaakte van de nieuwe studie, zei dat de herhaalde bevindingen de studie overtuigend maakten.
Gilder zei dat hij de bevinding niet zag dat de meeste mensen het magnetische veld niet als een telpunt voor de studie konden waarnemen, omdat het vermogen in verschillende hersenen anders uitgedrukt kon worden. "Sommige mensen zijn erg goed in kunst en sommige mensen zijn erg goed in wiskunde", vertelde Gilder aan WordsSideKick.com. Organen hoeven niet 'zich op dezelfde manier te gedragen of te reageren'.
Toch werpt de studie enkele aanvullende vragen op, merkte hij op. Hoe zouden mensen bijvoorbeeld het veld waarnemen als ze hadden gelegen of als het magnetische veld langzamer was gaan bewegen?
Oude navigatie
Het is onduidelijk waarom sommige mensen in staat lijken te zijn tot magnetoreceptie, maar in theorie kan de vaardigheid helpen bij oriëntatie, of een overblijfsel zijn van een vaardigheid die al vroeg is ontwikkeld om wezens - zelfs oude jager-verzamelaars - te helpen navigeren. "Veel dieren gebruiken het magnetische veld van de aarde voor navigatie", vertelde Wang aan WordsSideKick.com. 'Er is zo'n breed scala aan wezens die dit gevoel hebben dat we denken dat mensen in ieder geval enkele overblijfselen van dit gevoel hebben, ook al gebruiken we het niet meer zo vaak in ons dagelijks leven.'
En er blijven veel vragen over magnetoreceptie in het algemeen, zoals hoe het werkt. Inderdaad, wetenschappers hebben ontdekt hoe magnetoreceptie werkt in slechts één type wezen: een type bacterie genaamd magnetotactische bacteriën. Deze microben migreren langs de veldlijnen van het magnetische veld van onze planeet met behulp van magnetische deeltjes genaamd magnetiet (Fe3O4).
Deze magnetietdeeltjes bestaan al tientallen jaren in het menselijk brein - en werden voor het eerst gevonden door Joseph Kirschvink, een professor in de geobiologie aan Caltech, die de hoofdauteur is van de nieuwe studie.
Bovendien ontdekte een studie die in augustus 2018 werd gepubliceerd in het tijdschrift Scientific Reports van de groep van Gilder dat deze magnetische deeltjes verspreid waren door het menselijk brein. Hun wijdverbreide aanwezigheid in de hersenen suggereerde dat de deeltjes waarschijnlijk een biologisch doel hadden, concludeerden de auteurs van die studie.
Noot van de redacteur: dit artikel is bijgewerkt op 19 maart om te verduidelijken dat magnetische deeltjes niet beperkt zijn tot een "brein" in microben. Bacteriën bestaan meestal uit afzonderlijke cellen en hebben dus geen hersenen.
