尋找磁性「第六感」 科學家嘗試確定人類磁感知能力

2020-11-25 人民網

原標題：尋找磁性「第六感」

　　

　　戴著腦電傳感帽的Joe Kirschvink是他的磁感知測試的第一位受試者。圖片來源：SPENCER LOWELL

　　在20世紀的大部分時間，磁感知研究似乎和探測術、傳心術研究一樣，看上去很令人討厭。然而，很多動物能感知地球磁場如今已成為公認的事實。鳥類、魚和其他遷徙性動物佔據了這個名單。對於它們來說，擁有內置指南針用於在全球奔波的旅行是很有意義的。近年來，研究人員發現，行動相對遲緩的動物——龍蝦、蠕蟲、蛇、青蛙和蠑螈也擁有這種感知。同時，哺乳動物似乎也對地球磁場作出了響應：在試驗中，木鼠和鼴形鼠利用磁場線為它們的巢穴選址；牛和鹿在吃草時會讓身體朝向磁場線；狗在排便時會讓自己面向北或南。

　　關於磁感知不斷增加的科學證據大多是行為上的，基於活動方式或者表明幹擾或改變磁場會使動物習慣發生變化的測試。科學家知道動物能感知磁場，但他們並不了解這在細胞或神經層面上是如何發生的。

　　找到負責觸發這些神經元的磁受體，就像大海撈針一樣困難。沒有明確的感覺器官可供解剖，而磁場總是在無形之中掃過整個身體。「受體可能在你的左腳趾裡。」美國加州理工學院地球物理學家Joe Kirschvink說。

　　發現磁感知能力

　　多年來，科學家認為，石鱉進化出一種合成磁石的方法，只是因為這種堅硬的礦物有助於形成健康、強大的牙齒。不過，到了1975年，來自伍茲霍爾海洋研究所的Richard Blakemore提出，在特定的細菌體內，磁鐵是一種磁傳感器。Blakemore研究了來自科德角沼澤淤泥的細菌，並且發現在玻璃載片附近移動一塊小磁鐵時，細菌會奔向磁鐵。通過進一步觀察，他發現，這些微生物含有迫使細胞同地球自身磁場線排成一條直線（在麻薩諸塞州，朝北極方向移動）的磁性晶體鏈。

　　閱讀了Blakemore的工作後，Kirschvink想知道磁性細菌在南半球如何遊動：是像麻薩諸塞州的細菌那樣向北移動，還是朝著自己的極點向南移動，或者向一些其他方向移動？他飛到澳大利亞，搜尋河床以找到類似細菌。它們在坎培拉附近的一個汙水處置池中最為豐富。「去的時候，我只帶了一塊磁鐵和放大鏡。」Kirschvink說，「那裡到處都是這種細菌。」非常確定的是，它們朝著南極遊動。

　　那時，Kirschvink是普林斯頓大學的博士後，和生物學家James Gould共事。1978年，他和Gould在蜜蜂的腹腔內發現了磁石；1979年，他們在鴿子頭部發現了磁石。當時，Kirschvink並不知道，在大西洋彼岸的英國曼徹斯特大學，一位名叫Robin Baker的生物學家正將目光瞄準了一種體型更大且更加複雜的動物：英國學生。在一系列實驗中，Baker讓被蒙上眼睛的學生從「家」坐上一輛麵包車，經過一段曲折的路程來到鄉村，然後詢問他們家的指南針方向。在1980年的《科學》雜誌上，Baker報告了一些令人不可思議的東西：這些學生幾乎總是能指對家的象限。當他們戴的眼罩鬆緊帶中有條形磁鐵時，這種指認技能受到阻撓。而眼罩中有黃銅棒的對照組仍擁有磁感知能力。

　　隨後，Baker又宣稱在「徒步旅行」和「椅子」試驗中發現了一種人類的方位感。在前一項試驗中，受試者被領著通過一條彎彎曲曲的路線，然後指認家的方向；後一項試驗中，他們被轉動多次然後要求指出基本方向。Baker在現場直播中表演了一些試驗，並且在接受書籍和主流科學雜誌的同行評議前宣布了他的一些結果。不過，這種興風作浪的本事以錯誤的方式惹惱了學術界人士。

　　Baker在一封郵件中表示，美國同行對他有一種「卑劣的敵意」。Kirschvink和Gould也是懷疑者。1981年，他們邀請Baker到普林斯頓大學表演這些試驗。這是Baker到美國東北部若干高校開展的再現性之旅的其中一次短期訪問。在普林斯頓大學和其他地方，再現性努力失敗了。在1983年發表於《自然》雜誌的一篇文章中，Baker宣稱，人類竇骨帶有磁性。此後，Kirschvink證實，該結果是汙染所致。1985年，Kirschvink同樣未能再現「椅子」試驗。

　　儘管曼徹斯特試驗為人類磁感知研究投下了陰影，但Kirschvink悄悄地繼承了Baker的衣缽，在30年的時間裡一直暗地裡開展人類試驗。如今，有了來自「人類前沿科學計劃」的90萬美元資助，Kirschvink，加州理工學院心理物理學家、腦電專家Shinsuke Shimojo和日本東京大學神經工程師Ayumu Matani正竭盡全力測試Baker的斷言。

　　開展相關試驗

　　鄰近Kirschvink磁學實驗室的是他測試人類受試者的房間。裡面有一個薄鋁牆板製成的箱子，也就是所謂的法拉第籠。它的大小僅夠容納受試者，作用是屏蔽掉來自電腦、電梯甚至是廣播的可能干擾試驗的電磁噪聲。

　　Kirschvink、Shimojo和Matani的想法是應用強度上和地球磁場類似的旋轉磁場，然後針對大腦中的反應核對腦電圖記錄。試驗開始於2014年年底。Kirschvink是第一位人類受試者。第19位是從Matani實驗室借調過來的東京大學神經工程學研究生Keisuke Matsuda。Matsuda籤署了知情同意書，然後被技術人員領進箱子裡。「我們可以開始了嗎？」技術人員在插上電極後問道。Matsuda堅定地點了下頭。「那好，我要關閉箱子了。」他關閉燈，然後關上門。傳到箱子裡的是Kirschvink帶有磁性的聲音：「不要睡著。」

　　在完全黑暗的狀態下，Matsuda將在箱子裡坐上1個小時。與此同時，一個自動化程序運行著8項不同的測試。在4項測試中，一個強度和地球磁場幾乎相當的磁場繞著受試者的頭部緩慢地旋轉。其他4項測試中，梅利特線圈被用於抵消感應磁場，以確保僅有地球的天然磁性在發揮作用。這些測試是隨機開展的，無論是試驗者還是受試者都不知道正在進行的是哪種測試。

　　大門正在打開

　　每隔幾年，英國皇家航海學會都會舉辦一次幾乎吸引了動物導航領域所有研究人員的會議。過去幾年的會議探討的是太陽、月亮、星星或者聲音和氣味提供的導航。不過，在今年4月於倫敦大學舉行的會議上，磁感知佔據了會議日程。

　　在第一天的最後一場演講中，Kirschvink走上講臺公布了可能是突破性的消息。這是一個很小的樣本，只有20多名受試者。不過，Kirschvink的設備獲得了持續、可重複的效果。當磁場被逆時針旋轉（相當於受試者向右看）時，大腦產生的α波急劇減少。在腦電世界中，α波的抑制同大腦處理存在關聯：一組神經元正在放電，從而對唯一可改變的變量作出響應。神經反應被延遲了幾百毫秒。Kirschvink表示，這種滯後表明了一種積極的大腦反應。磁場能在大腦中引發模擬腦電信號的電流，但它們轉瞬即逝。

　　Kirschvink還在磁場偏向地板（猶如受試者向上看）時發現了信號。他並不理解為何α波信號在磁場經歷上下或逆時針變化而非相反方向時出現，儘管Kirschvink將其視為人類磁場指南針極性的信號。「我的演講進行得非常順利。」Kirschvink在隨後的郵件中興高採烈地寫道：「我們確實證實，人類擁有發揮作用的磁受體。」

　　演講現場其他人的反應很謹慎：不可思議，如果是真的話。「很難從一場12分鐘的演講中評價這種事情。」北卡羅來納大學教堂山分校神經生物學家Kenneth Lohmann表示，駭人之處總是在細節部分。

　　如今，兩個月過去了。Kirschvink目前正在日本處理數據，並且同Matani研究組一起尋找試驗上的差異。Matani利用的是類似裝置，只不過籠子和線圈更小一些，僅夠放下受試者的頭部。因此，他們必須躺著。不過，該團隊也開始發現可重複的腦電效應。「這絕對是可以再現的，即便是在東京。」Kirschvink說，「大門正在打開。」（宗華）

(責編：趙竹青、馬麗)

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