O echipă internațională de cercetători de la California Institute of Technology, University of Tokyo, Princeton University și Tokyo Institute of Technology a descoperit că creierul uman poate detecta câmpurile magnetice având intensitatea comparabilă cu cea a câmpului magnetic terestru.

Pământul este înconjurat de un câmp magnetic generat de mișcarea nucleului extern, care se află într-o stare de agregare fluidă.

La suprafața Pământului câmpul magnetic este destul de slab, fiind de aproximativ 100 de ori mai slab decât cel al unui magnet decorativ de frigider.

Multe animale migratoare, cum ar fi păsările, broaştele țestoase, țiparii și homarii, dar şi animale care nu migrează, precum muştele de fructe, gândacii sau albinele, posedă un simţ special denumit magnetorecepție, care le permite să detecteze câmpul magnetic terestru pentru a se orienta.

Deși magnetorecepția a fost bine studiată la aceste animale, oamenii de știință nu au putut stabili dacă şi oamenii au această capacitate.

Magnetorecepția la oameni

Credit: Gerd Altmann.

Dr. Joseph Kirschvink şi Dr. Shin Shimojo de la Caltech împreună cu colegii lor şi-au propus să determine dacă oamenii pot percepe câmpul magnetic terestru cu ajutorul electroencefalografiei (EEG) pe care au folosit-o pentru a înregistra activitatea creierului uman în condiţiile unui câmp magnetic variabil.

„Magnetorecepția, adică percepția câmpului geomagnetic, este o caracteristică senzorială specifică grupurilor majore de vertebrate și unor nevertebrate.

Multe încercări au fost făcute pentru a testa existența magnetorecepției umane folosind diferite teste comportamentale, dar rezultatele au fost neconcludente.

Noi am decis să folosim tehnicile EEG pentru a vedea, în mod direct, dacă creierul uman reacţionează la variaţiile câmpului magnetic”, au declarat cercetătorii.

Electroencefalografia înregistrează activitatea electrică a creierului și reflectă procesarea informației în neuronii interconectați.

Electroencefalografia este un instrument ideal pentru a studia procesele subconștiente în care anumiţi stimuli fizici sunt sesizaţi de creier fără să afecteze starea de conştientă, spre deosebire de alţi stimuli senzoriali care pot influența cunoașterea și comportamentul nostru, fără să știm că am văzut, am auzit sau am simțit ceva nou.

„Noi ne-am bazat pe convingerea că stimulii geomagnetici pot fi utilizaţi în acest fel, astfel încât am analizat undele cerebrale pentru vedea dacă putem găsi indicii privind magnetorecepția la oameni”, au spus oamenii de știință.

Cercetătorii au efectuat un experiment la care au participat 34 de voluntari adulți, 24 de sex masculin şi 12 de sex feminin, a căror activitate electrică cerebrală a fost înregistrată, în mod direct, cu EEG.

Testarea magnetorecepției umane

Testarea magnetorecepției umane. Credit: Wang /ENEURO.0483-18.2019

„Participanţii din experimentul nostru s-au relaxat într-un scaun foarte confortabil aflat într-o cameră de testare ecranată electromagnetic.

În interiorul camerei de testare am amplasat un set de bobine configurate de-a lungul a trei direcții diferite (sus/jos, est/vest, nord/sud) astfel încât curentul electric care trece prin aceste bobine să genereze un câmp magnetic având o intensitate comparabilă cu cea a câmpului magnetic terestru.

Direcţia câmpului magnetic generat în acest fel poate fi în sus/jos, nord/sud, est/vest sau în orice altă direcţie cuprinsă între acestea, pentru a simula câmpul magnetic local din emisfera nordică sau sudică a Pământului.

Am modificat direcția sau intensitatea câmpului magnetic pe intervale scurte de timp, de aproximativ 100 milisecunde, în timp ce am înregistrat electroencefalograma pentru a vedea dacă activitatea creierului se schimbă ca răspuns la variaţia câmpului magnetic.

În timp ce participanții noștri s-au relaxat cu ochii închiși, timp de aproximativ 7 minute, am schimbat direcția câmpului magnetic, la intervale neregulate, de până la 100 de ori pe tot parcursul experimentului.

De fiecare dată, direcţia câmpului magnetic s-a rotit în sensul acelor de ceasornic sau în sens contrar acelor de ceasornic, analog cu o rotire a capului la stânga sau la dreapta.

În tot acest timp, direcţia câmpului magnetic a fost de 60-75 de grade față de orizontală, aşa cum este direcţia câmpului magnetic al Pământului la o latitudine medie în emisfera nordică, unde majoritatea participanților s-au născut și au crescut.

Prin compararea undelor cerebrale rezultate în urma variaţiilor câmpului magnetic cu undele cerebrale observate atunci când câmpul magnetic nu s-a schimbat, am constatat o diferență în EEG care indică faptul că creierul uman procesează stimulii geomagnetici.

Undele alfa sunt oscilații EEG având o frecvență de aproximativ 10 Hz.

Undele alfa sunt preponderente în semnalul EEG atunci când suntem treji, dar stăm cu ochii închiși. Ele rezultă din activitatea spontană, sincronizată a milioane de neuroni.

Funcția undelor alfa nu este deocamdată bine înțeleasă, dar ar putea caracteriza o minte calmă, relaxată, care nu se concentrează, în mod special, asupra unei sarcini de îndeplinit.

Atunci când un stimul apare brusc şi este analizat de creier, neuronii îşi pierd sincronizarea colectivă, ritmul alfa este întrerupt şi amplitudinea undelor alfa se micşorează. Acest fenomen se numește desincronizarea alfa (alpha-ERD).

În experimentul nostru desincronizarea alfa arată că creierul uman poate detecta câmpuri magnetice având intensitatea câmpului magnetic terestru, demonstrând că oamenii au un sistem senzorial care procesează câmpul geomagnetic din jurul lor.

Studiile viitoare privind magnetorecepția în cazul unor populații umane diverse vor oferi noi indicii privind evoluția și variațiile particulare ale acestui sistem senzorial”, au declarat cercetătorii.

Studiul oamenilor de ştiinţă a fost publicat în revista eNeuro.

Sursă: Science Alert