För vissa varelser fungerar magnetfältet som kramar vår planet som en kompass för navigering eller orientering.
Migrationsfåglar, havssköldpaddor och vissa typer av bakterier räknas bland arterna med detta inbyggda navigationssystem. Men hur är det med människor? Enligt en ny studie kan människor också känna jordens magnetfält.
Den nya studien, publicerad idag (18 mars) i tidskriften eNeuro, ger de första direkta bevisen från hjärnskanningar om att människor kan göra det, troligen genom magnetiska partiklar spridda runt hjärnan.
Förmågan att upptäcka magnetfältet, kallad magnetoreception, föreslogs först att existera hos människor redan på 1980-talet. Men efterföljande studier av hjärnan, från 1990-talet, hittade inte bevis på förmågan.
Men med tillgång till nya dataanalysstekniker beslutade en internationell grupp forskare att ta en ny titt.
Manipulera magnetfältet
För att studera om människor kan känna magnetfältet ombads 34 vuxna att sitta i en mörk testkammare prydd med stora, fyrkantiga spolar. Elektriska strömmar reste genom dessa spolar och bytte magnetfält i kammaren ...
Det här magnetfältets intensitet var ungefär densamma som det som omger vår planet, sa författarförfattaren Connie Wang, en doktorand vid California Institute of Technology. Som jämförelse är det cirka 100 000 gånger svagare än de som skapats av MRI-maskiner, konstaterade Wang.
Deltagarna fick höra att slappna av och stänga ögonen medan forskarna manipulerade magnetfältet runt dem. Under experimentet mätte elektroencefalogrammaskiner (EEG) maskiner en typ av hjärnvåg som kallas en alfavåga. Det är känt att alfavågor minskar i amplitud när hjärnan tar upp en signal, vare sig det är syn, ljud ... eller något magnetiskt.
Hjärnan svarar
Av de 34 deltagarna visade hjärnskanning från fyra individer starka reaktioner på en förändring i magnetfältet: en förskjutning från nordost till nordväst. Denna växling skulle vara densamma som en person utanför kammaren som snabbt flyttar huvudet från vänster till höger, förutom att huvudet rör sig genom det statiska magnetfältet snarare än fältet som rör sig runt det.
Hos de fyra individerna minskade alfahjärnvågorna i amplitud med så mycket som 60 procent. Men de svarade bara när fältet skiftade från nordost till nordväst - inte i den andra riktningen.
"Vi förväntade oss inte riktigt ett asymmetriskt svar," sa Wang till Live Science. Även om det är oklart varför detta hände, tror forskarna att det kan vara något unikt för individer, precis som hur vissa människor är högerhänta och vissa vänsterhänt.
Flera deltagare hade också ett starkt svar på en annan uppsättning experiment som skiftade lutningen på fältet, vilket är vad som skulle hända om du reste mellan norra och södra halvklotet.
För att säkerställa att resultaten inte var ett problem, testades svararna på studien flera veckor senare - och resultaten höll på att vara sanna. Stuart Gilder, professor i geofysik vid Ludwig-Maximilian universitet i München som inte var en del av den nya studien, sa att de upprepade fynden gjorde studien övertygande.
Gilder sa att han inte såg upptäckten att de flesta inte kunde känna magnetfältet som en räkning mot studien, eftersom förmågan kunde uttryckas annorlunda i olika hjärnor. "Vissa människor är riktigt bra på konst och andra är riktigt bra i matematik", sa Gilder till Live Science. Organ behöver inte "bete sig eller reagera på samma sätt."
Studien väcker fortfarande några ytterligare frågor, konstaterade han. Till exempel, hur skulle människor uppfatta fältet om de hade legat eller magnetfältet hade rört sig långsammare?
Forntida navigering
Det är oklart varför vissa människor verkar kunna kapacitetsmottagande, men i teorin kan skickligheten hjälpa till med orientering, eller vara en rest av en förmåga som utvecklats tidigt för att hjälpa varelser - till och med gamla jägare-samlare - att navigera. "Många djur använder jordens magnetfält för navigering," sa Wang till Live Science. "Det finns ett så brett spektrum av varelser som har denna mening att vi tror att människor, åtminstone, har några rester av denna mening, även om vi inte använder det så mycket i våra dagliga liv längre."
Och det återstår många frågor om magnetoreception i allmänhet, som hur det fungerar. Faktum är att forskare har räknat ut hur magnetoreception fungerar i bara en typ av varelse: en typ av bakterier som kallas magnetotaktiska bakterier. Dessa mikrober migrerar längs fältlinjerna på vår planet magnetiska fält med hjälp av magnetiska partiklar som kallas magnetit (Fe3O4).
Dessa magnetitpartiklar har varit kända för att existera i den mänskliga hjärnan i årtionden - och hittades först av Joseph Kirschvink, professor i geobiologi vid Caltech, som är seniorförfattaren till den nya studien.
Dessutom fann en studie som publicerades i augusti 2018 i tidskriften Scientific Reports från Gilders grupp att dessa magnetiska partiklar var spridda över hela människans hjärna. Deras utbredda närvaro i hjärnan antydde att partiklarna troligen tjänade ett slags biologiskt syfte, drog författarna till den studien.
Redaktörens anmärkning: Den här artikeln uppdaterades den 19 mars för att klargöra att magnetpartiklar inte är begränsade till en "hjärna" i mikrober. Bakterier består vanligtvis av enstaka celler och därför har de inte hjärnor.
