Lightspring / Shutterstock.com

Je! Wanadamu wana akili ya sumaku? Wanabiolojia wanajua wanyama wengine hufanya. Wanafikiri inasaidia viumbe pamoja na nyuki, kasa na ndege nenda kupitia ulimwengu.

Wanasayansi wamejaribu kuchunguza ikiwa wanadamu wako kwenye orodha ya viumbe nyeti vya sumaku. Kwa miongo kadhaa, kumekuwa na kurudi nyuma kati ripoti chanya na kushindwa kuonyesha tabia kwa watu, na mabishano yanayoonekana kutokuwa na mwisho.

Matokeo mchanganyiko kwa watu yanaweza kuwa ni kwa sababu ya ukweli kwamba karibu masomo yote ya zamani yalitegemea maamuzi ya kitabia kutoka kwa washiriki. Ikiwa wanadamu wanamiliki hali ya kupendeza, uzoefu wa kila siku unaonyesha kuwa itakuwa dhaifu sana au fahamu nzito. Hisia dhaifu kama hizo zinaweza kufasiriwa vibaya - au kukosa tu wakati wa kujaribu kufanya maamuzi.

Kwa hivyo kikundi chetu cha utafiti - pamoja na biolojia ya kijiolojiaKwa mtaalam wa neva wa utambuzi na mhandisi wa neuro - alichukua njia nyingine. Nini sisi kupatikana bila shaka hutoa sayansi ya kwanza ya saruji ushahidi kwamba wanadamu wana hali ya geomagnetic.

Je! Hisia ya kibaolojia ya kibaolojia inafanyaje kazi?

Dunia imezungukwa na uwanja wa sumaku, unaotokana na harakati ya kiini cha kioevu cha sayari. Ndiyo sababu dira ya sumaku inaelekeza kaskazini. Kwenye uso wa Dunia, uwanja huu wa sumaku ni dhaifu sana, karibu mara 100 dhaifu kuliko ile ya sumaku ya jokofu.

Maisha Duniani yanakabiliwa na uwanja wa geomagnetic wa sayari ambayo inatofautiana kwa kiwango na mwelekeo kote kwenye sayari. Nasky / Shutterstock.com

Kwa zaidi ya miaka 50 iliyopita, wanasayansi wameonyesha kwamba mamia ya viumbe karibu katika matawi yote ya bakteria, mpiga picha na falme za wanyama zina uwezo wa kugundua na kujibu uwanja huu wa geomagnetic. Katika wanyama wengine - kama vile nyuki wa asali - majibu ya tabia ya geomagnetic ni nguvu kama majibu kuwasha, kunusa au kugusa. Wanabiolojia wamegundua majibu yenye nguvu katika wanyama wenye uti wa mgongo kuanzia samaki, amfibia, reptilia, ndege kadhaa na mamalia anuwai anuwai pamoja nyangumi, panya, popo, ng'ombe na mbwa - ambayo ya mwisho inaweza kufunzwa kupata sumaku ya baa iliyofichwa. Katika visa vyote hivi, wanyama hutumia uwanja wa geomagnetic kama vifaa vya uwezo wao wa kusafiri na urambazaji, pamoja na vidokezo vingine kama kuona, kunusa na kusikia.

Wataalam walitupilia mbali ripoti za mapema za majibu haya, haswa kwa sababu hakuonekana kuwa na utaratibu wa biophysical ambao unaweza kutafsiri uwanja dhaifu wa geomagnetic wa Dunia kuwa ishara kali za neva. Maoni haya yalibadilishwa sana na ugunduzi kwamba seli hai kuwa uwezo wa kujenga nanocrystals ya ferromagnetic madini ya madini - kimsingi, sumaku ndogo za chuma. Fuwele za biogenic za magnetite zilionekana kwanza kwenye meno ya kikundi kimoja cha mollusks, baadaye katika vimelea, na kisha katika viumbe vingine anuwai kutoka kwa wahusika na wanyama kama wadudu, samaki na mamalia, pamoja na ndani ya tishu za ubongo wa mwanadamu.

Walakini, wanasayansi hawajachukulia wanadamu kama viumbe nyeti vya sumaku.

Kudhibiti uwanja wa sumaku

Katika utafiti wetu mpya, tuliuliza washiriki 34 kukaa tu kwenye chumba chetu cha kupima wakati tunarekodi moja kwa moja shughuli za umeme kwenye akili zao na electroencephalography (EEG). Marekebisho yetu Ngome ya Faraday ni pamoja na seti ya coil-axis 3 ambazo zinaturuhusu kuunda uwanja wa sumaku unaodhibitiwa wa sare ya hali ya juu kupitia mkondo wa umeme tuliotembea kupitia waya zake. Kwa kuwa tunaishi katikati ya latitudo ya Ulimwengu wa Kaskazini, uwanja wa sumaku ya mazingira katika maabara yetu hutumbukia chini kuelekea kaskazini kwa digrii 60 kutoka usawa.

Katika maisha ya kawaida, wakati mtu anazungusha kichwa chake - sema, akiinua kichwa juu na chini au kugeuza kichwa kutoka kushoto kwenda kulia - mwelekeo wa uwanja wa geomagnetic (ambao unabaki mara kwa mara kwenye nafasi) utahama ukilinganisha na fuvu la kichwa chao. Hii haishangazi kwa ubongo wa mhusika, kwani ilielekeza misuli kusonga kichwa kwa mtindo unaofaa hapo kwanza.

Washiriki wa somo walikaa kwenye chumba cha majaribio kinachoelekea kaskazini, wakati uwanja unaoelekea chini ulizunguka kwa saa (mshale wa samawati) kutoka kaskazini magharibi hadi kaskazini mashariki au kinyume cha saa (mshale mwekundu) kutoka kaskazini mashariki hadi kaskazini magharibi. Maabara ya uwanja wa Magnetic, Caltech, CC BY-ND

Katika chumba chetu cha majaribio, tunaweza kusonga uwanja wa sumaku kimya ukilinganisha na ubongo, lakini bila ubongo kuanzisha ishara yoyote ya kusogeza kichwa. Hii inalinganishwa na hali wakati kichwa chako au shina linazungushwa kwa urahisi na mtu mwingine, au wakati wewe ni abiria kwenye gari inayozunguka. Katika visa hivyo, hata hivyo, mwili wako bado utasajili ishara za vestibuli juu ya nafasi yake katika nafasi, pamoja na mabadiliko ya uwanja wa sumaku - kwa kulinganisha, msukumo wetu wa majaribio ulikuwa tu mabadiliko ya uwanja wa sumaku. Wakati tulibadilisha uwanja wa sumaku kwenye chumba, washiriki wetu hawakupata hisia zozote dhahiri.

Takwimu za EEG, kwa upande mwingine, zilifunua kuwa mizunguko fulani ya uwanja wa sumaku inaweza kusababisha majibu ya ubongo yenye nguvu na yenye kuzaa tena. Mfumo mmoja wa EEG unaojulikana kutoka kwa utafiti uliopo, unaoitwa alpha-ERD (desynchronization inayohusiana na hafla), kawaida hujitokeza wakati mtu hugundua ghafla na kusindika kichocheo cha hisia. Wabongo "walikuwa na wasiwasi" na mabadiliko yasiyotarajiwa katika mwelekeo wa uwanja wa sumaku, na hii ilisababisha upunguzaji wa wimbi la alpha. Kwamba tuliona mifumo kama hiyo ya alpha-ERD kwa kukabiliana na mzunguko rahisi wa sumaku ni ushahidi wenye nguvu kwa nadharia ya binadamu.

Video inaonyesha kushuka kwa kasi, kuenea kwa amplitude ya alpha wimbi:

{youtube}6Y4S2eG9BJA{/youtube}
Video inaonyesha kushuka kwa kasi na kuenea kwa kiwango cha juu cha wimbi la alpha (rangi ya hudhurungi ya bluu juu ya kichwa cha kushoto) kufuatia kuzunguka kwa saa. Hakuna tone linalozingatiwa baada ya kuzunguka kwa saa au katika hali iliyowekwa. Connie Wang, Caltech

Ubongo wa washiriki wetu ulijibu tu wakati sehemu wima ya uwanja ilikuwa ikielekeza chini kwa digrii 60 (huku ikizunguka kwa usawa), kama inavyofanya kawaida hapa Pasadena, California. Hawakujibu maagizo yasiyo ya asili ya uwanja wa sumaku - kama vile ilipoelekea juu. Tunashauri jibu liko kwenye vichocheo vya asili, ikionyesha utaratibu wa kibaolojia ambao umetengenezwa na uteuzi wa asili.

Watafiti wengine wameonyesha kuwa akili za wanyama huchuja ishara za sumaku, ikijibu tu zile zinazohusiana na mazingira. Ni jambo la busara kukataa ishara yoyote ya sumaku ambayo iko mbali sana na maadili ya asili kwa sababu ina uwezekano mkubwa ni kutoka kwa shida ya sumaku - mgomo wa taa, au amana ya makao ardhini, kwa mfano. Ripoti moja ya mapema juu ya ndege ilionyesha kuwa robini huacha kutumia uwanja wa geomagnetic ikiwa nguvu ni zaidi ya hapo Asilimia 25 tofauti na walivyokuwa wamezoea. Inawezekana tabia hii inaweza kuwa kwa nini watafiti wa zamani walipata shida kutambua hali hii ya sumaku - ikiwa ni wao ilipunguza nguvu ya uwanja wa sumaku ili "kusaidia" masomo kugundua, wangeweza badala yake kuhakikisha kuwa akili za masomo zilipuuza.

Kwa kuongezea, safu zetu za majaribio zinaonyesha kuwa utaratibu wa kipokezi - sumaku ya kibaolojia kwa wanadamu - sio uingizaji wa umeme, na inaweza kuwaambia kaskazini kutoka kusini. Kipengele hiki cha mwisho kinatawala kabisa kinachojulikana "Dira ya kiasi" au "cryptochrome" utaratibu ambao ni maarufu siku hizi katika fasihi ya wanyama juu ya utaftaji wa sumaku. Matokeo yetu ni sawa tu na seli za magnetoreceptor zinazofanya kazi kulingana na nadharia ya magnetite ya kibaolojia. Kumbuka kuwa mfumo wa msingi wa magnetite inaweza pia kuelezea athari zote za tabia kwa ndege ambayo ilikuza kuongezeka kwa nadharia ya dira ya hesabu.

Akili husajili mabadiliko ya sumaku, bila kujua

Washiriki wetu wote hawakujua mabadiliko ya uwanja wa sumaku na majibu yao ya ubongo. Walihisi kuwa hakuna kitu kilichotokea wakati wa jaribio lote - wangekaa peke yao katika kimya giza kwa saa moja. Chini, hata hivyo, akili zao zilifunua tofauti anuwai. Wabongo wengine hawakuonyesha athari yoyote, wakati akili zingine zilikuwa na mawimbi ya alpha ambayo yalipungua hadi nusu ya saizi yao ya kawaida baada ya mabadiliko ya uwanja wa sumaku.

Inabakia kuonekana ni nini athari hizi zilizofichwa zinaweza kumaanisha kwa uwezo wa tabia ya wanadamu. Je! Majibu dhaifu na madhubuti ya ubongo huonyesha aina fulani ya tofauti za kibinafsi katika uwezo wa uabiri? Je! Wale walio na majibu dhaifu ya ubongo wanaweza kufaidika na aina fulani ya mafunzo? Je! Wale walio na majibu yenye nguvu ya ubongo wanaweza kufunzwa kuhisi uwanja wa sumaku?

Jibu la mwanadamu kwa nguvu za nguvu za Dunia linaweza kuonekana kushangaza. Lakini kutokana na ushahidi wa hisia za sumaku katika babu zetu wa wanyama, inaweza kushangaza zaidi ikiwa wanadamu walikuwa wamepoteza kabisa kila kipande cha mwisho cha mfumo. Hadi sasa, tumepata ushahidi kwamba watu wana sensorer za sumaku zinazotuma ishara kwa ubongo - uwezo wa hisia isiyojulikana hapo awali katika akili ya mwanadamu. Kiwango kamili cha urithi wetu wa sumaku unabaki kugunduliwa.

kuhusu Waandishi

Shinsuke Shimojo, Gertrude Baltimore Profesa wa Saikolojia ya Majaribio, Taasisi ya Teknolojia ya California; Daw-An Wu,, Taasisi ya Teknolojia ya California, na Joseph Kirschvink, Nico na Marilyn Van Wingen Profesa wa Jiolojia, Taasisi ya Teknolojia ya California

Makala hii imechapishwa tena kutoka Mazungumzo chini ya leseni ya Creative Commons. Soma awali ya makala.

Vitabu kuhusiana

at InnerSelf Market na Amazon