在德國的一個偏遠的森林實驗室,科學家們正在研究人類大腦的切片,之所以選擇偏遠的森林實驗室,是因為這裡沒有城市中廣泛存在的汙染。該實驗室位於距離慕尼黑80公裡的獨立區域,研究人員有機會在這裡檢查大腦樣品中存在的奇怪巧合:器官組織深處存在磁性粒子。
自20世紀90年代以來,科學家已經知道人腦中含有這些粒子,但研究人員並不知道為什麼。一些專家提出這些顆粒具有一定的生物學意義,而其他研究人員認為這些顆粒來自環境汙染。
現在德國科學家已經找到了證據來證明前一種解釋。在一項新的小範圍研究中,研究發現大腦的某些部分比其他部分的磁性更強。也就是說,這些區域含有更多的磁性顆粒。此外該研究中涉及的所有七個大腦切片都具有非常相似的磁性粒子分布,這表明粒子不是環境吸收的結果,而是具有一定的生物功能。研究小組7月27日在《科學》雜誌上發表了他們的研究成果。
研究人員對90年代早期7個死亡年齡在54歲到87歲之間的人的大腦切片進行了研究。研究選擇在偏遠的森林實驗室,這裡遠離廣泛的磁汙染源,包括汽車尾氣和香菸灰,而且周圍滿是綠葉,可以吸收屏蔽磁性粒子。
科學家將大腦切片放在一個測量磁力的裝置下面,進行對照讀數,之後研究人員將腦切片置於非常強的磁鐵旁邊,以便磁化樣品,然後再進行一次對照讀取。如果切片含有磁性顆粒,那麼這些顆粒將在磁力計中顯示讀數。
不要擔心你的大腦顆粒在日常生活中會被磁化:實驗中使用的磁鐵比你在自然界遇到的任何東西都要強大。該研究中的磁鐵強度為1特斯拉,地球磁場約為50微特拉斯強。它要比地球磁場強約20,000倍。
科學家發現大腦的大部分區域都可以被磁化; 換句話說,這些區域都含有磁性顆粒。但是在所有七個大腦切片中,腦幹和小腦的磁性比大腦皮層的磁性更大。腦幹和小腦都位於大腦的下背部,兩者在進化史傷都大腦皮層更古老。
科學家表示,目前還不清楚為什麼粒子會以這種集中的模式出現。但是因為研究人員在所有被檢查的大腦中切片中發現了這種模式,它可能具有某種生物學意義。這些顆粒在大腦下背部更集中,然後逐漸向上變細,它們可能在幫助電信號從脊柱上行進入大腦中起作用。不過研究人員吉爾德強調,這一發現僅僅是一種解釋,還有待更深層次的破譯。
如果大腦切片顆粒來自環境,粒子會通過鼻子吸入,然後進入大腦的嗅球,嗅球附近的顆粒集中度應該更高,然而嗅球附近並沒有發現顆粒集中度更高,所以研究人員不認為這些顆粒是暴露於汙染的結果。
加州理工學院地球生物學教授約瑟夫·基爾施溫克認為這項研究是非常重要的進步,因為它排除了明顯外部汙染源。汙染可能存在,但不可能多個個體的實驗室數據多全部相同。
研究人員猜測在這些大腦區域發現的磁性粒子類型是一種叫做磁鐵(Fe3O4)的化合物。不過大腦中還可能存在其他類型的磁性粒子。許多動物的大腦中也有磁性粒子。過去的一些研究表明,鰻魚或海龜等動物使用這些磁性顆粒來幫助導航。然而研究人員吉爾德說,目前已知只有一個生物群體趨磁細菌使用磁鐵礦顆粒在太空中定向,這些細菌會沿地球磁場的磁場線移動。
至於人類大腦內的磁性顆粒的作用,目前科學還是解釋不了