Ученые выяснили, что голуби воспринимают магнитное поле Земли не глазами и не клювом, как считали ранее, а благодаря внутреннему уху. К такому выводу пришла команда исследователей из Мюнхенского университета Людвига-Максимилиана в Германии.
Детали эксперимента
Во время эксперимента ученые работали с 27 голубями в специально экранированной лаборатории. Сначала фоновое магнитное поле полностью гасили, а затем в течение 72 минут подавали контролируемый сигнал силой 150 микротесла. Это позволило проследить, какие именно участки мозга реагируют исключительно на магнитный стимул.
Полное картирование мозговой активности показало четкую последовательность реакций. Первыми активировались вестибулярные ядра — структуры ствола мозга, связанные с внутренним ухом и контролем равновесия. Далее сигнал передавался в мезопалий, который обрабатывает различные сенсорные сигналы, а затем — в гиппокамп, ответственный за пространственную память и навигацию. Других существенных изменений в мозге почти не зафиксировали, что свидетельствует о специфической, а не общей реакции.
Для фиксации активных нейронов исследователи использовали маркер c-FOS — ген, который активируется в клетках после недавнего возбуждения. Принципиально важно, что те же зоны мозга оставались активными даже в полной темноте. Это стало весомым аргументом против версии, что магнитное поле воспринимается через светочувствительные белки криптохромы в глазах.
Механизм во внутреннем ухе
Параллельно команда детально изучила клетки внутреннего уха. Секвенирование РНК отдельных клеток показало, что один из типов волосковых клеток в полукруглых каналах содержит большое количество вольтаж-зависимых ионных каналов. Именно они чрезвычайно чувствительны к слабым электрическим изменениям, которые могут возникать во время движения жидкости в ухе сквозь магнитное поле Земли.
Этот процесс связывают с электромагнитной индукцией: когда голубь двигает головой, жидкость в полукруглых каналах смещается, и пересечение магнитного поля создает микроскопические электрические сигналы. В отличие от сигналов равновесия, возникающих из-за механического сгибания желеподобной структуры, индукция формирует отдельный — электрический — канал. Именно его мозг, вероятно, и считывает как магнитную информацию.
Авторы исследования напоминают, что споры вокруг магниторецепции длятся уже десятилетиями. Ранее основными считались две гипотезы: роль криптохромов в сетчатке глаза и участие магнетита — кристаллов оксида железа. В то же время исследование 2012 года показало, что железосодержащие структуры в клювах голубей являются иммунными клетками, а не магнитными сенсорами, что снова вернуло внимание ко внутреннему уху.
Несмотря на убедительные данные, ученые признают ограничения работы. Зафиксированная нейронная активность не доказывает, что голуби обязательно используют этот механизм в естественных условиях. Магнитные поля в лаборатории отличаются от естественных, а разные виды животных могут по-разному ориентироваться в пространстве.
Впрочем, результаты дают новое понимание того, как сигналы магнитного поля преобразуются в нервные импульсы. Исследователи предполагают, что внутреннее ухо играет значительно более важную роль в навигации животных, чем считалось ранее, и этот механизм может быть характерен не только для голубей, но и для других видов.