Цивилизация
Многие животные на Земле способны ориентироваться по магнитному полю планеты, но то, как именно их мозг получает и обрабатывает данные о магнитном поле, ученым до сих пор не удавалось понять. Были высказаны довольно обоснованные предположения о существовании магнитных рецепторов в сетчатке глаза, клюве, носу и внутреннем ухе различных позвоночных. Генетикам удалось установить несколько областей мозга, активизирующихся под действием магнитного поля.
Но центральный нервный механизм, лежащий в основе приема и обработки магнитного сигнала, оставался неизвестным. Поэтому снова и снова поднимается вопрос, как животные находят дорогу — по магнитному полю Земли, по Солнцу, по плану местности или как-то еще.
Дейвид Дикман и Ву Лэцин из Бейлорского медицинского колледжа в городе Хьюстон (США) утверждают, что способность птиц ориентироваться связана все же с магнитным полем. Свою работу с результатами в подтверждение этой гипотезы они публикуют в журнале Science.<3>
«Нам удалось найти нервные отклики в стволе головного мозга голубей, которые показывают, как отдельные клетки кодируют направление магнитного поля, его интенсивность и направление.
Эти данные необходимы, чтобы получить внутреннюю модель, позволяющую установить пространственную привязку к местности и ориентироваться в пространстве», — пишут авторы статьи.
Результаты исследования очень обнадеживают, особенно с учетом того, что предыдущая теория ориентации голубей была убедительно развенчана: содержащие железо клетки в клюве птицы оказались не «компасами», а всего лишь макрофагами, перерабатывающими гемоглобин погибших эритроцитов.
Теперь в качестве «компаса» предлагается группа нейронов в головном мозге почтового голубя (Columbia livia). Авторы работы сосредоточили свое внимание на изучении областей мозга голубей, ранее уже подозреваемых в способности к навигации: это задние отделы мозга и вестибулярные ядра — центры ориентации в пространстве и управления движением конечностей.
Задача состояла в том, чтобы локализовать клетки, чувствительные к магнитному полю.
Для этого ученые подключили к нейронам в мозге голубей множество тончайших электродов и поместили птиц в специальную клетку, окруженную со всех сторон магнитами — так называемыми кольцами Гельмгольца.
Три пары колец выполняли сразу две функции — они подавляли магнитное поле Земли и генерировали локальное поле, направление и силу которого можно было произвольно менять. Во время эксперимента биологи прикрепляли к голове птицы магнитометр, следили за силой и направлением поля и записывали сигналы, поступающие из мозга голубей.
В результате ученым удалось выделить в вестибулярных ядрах мозга 53 нейрона, которые реагировали на изменение параметров магнитного поля.
Более того, каждая из клеток реагировала только на одно направление магнитного поля. Скорее всего, такая точная настройка и «разделение труда» между клетками и позволяет птицам добиваться такой точности навигации. Кроме того, клетки-сенсоры еще и оценивали величину индукции магнитного поля. Магнитное поле в 20 мкТл, соответствующее магнитному полю Земли у экватора, было нижним порогом чувствительности. Верхним пределом была сила поля в 120 мкТл, что примерно в два раза больше, чем земной максимум в приполярных регионах.
Следует отметить, что, хотя это открытие подтверждает вероятность существования железосодержащих магниторецепторов у позвоночных, оно не сильно приближает ученых к разгадке местонахождения этих рецепторов. Авторы работы склоняются к тому, что эти клетки находятся во внутреннем ухе птицы.