Биогенный магнетит и магниторецепция. Новое о биомагнетизме. Под ред. Дж. Киршвинка. Том 2 (1989) (1095848), страница 85
Текст из файла (страница 85)
Опыты проводили по двойному слепому методу. Бруски находились внутри конверта из хлопчатобумажной непрозрачной ткани и были помечены; их укреплял третий человек (т.е, не экспериментатор и не испытуемый), а их расположение на голове задавалось компьютером ТКЯ 80. Опыты проводили в помещении, построенном только из дерева, с арматурой из медных сплавов, расположенном на краю леса в сельской местности в Глостершире.
Входя в это помещение, экспериментаторы и испытуемые снимали с себя все металлические предметы. Случайное распознавание магнитных и медных брусков было полностью исключено. 361 26. Магииторецеяция у человека Как видно из рис. 26.4, испытуемые (студенты, проходящие полевую практику, 1982 гб см. табл. 26.1), у которых магнитный брусок был прикреплен спереди, ориентировались хуже, чем испытуемые с бруском, прикрепленным сзади 1Мьх —— 21, 20, 17 = 112, Р= 0,011, двусторонний критерий Уолрофа для двух выборок).
Из других опытов с вращающимся креслом известно (разд. 3.2.3), что испытуемые с немагнитным бруском способны к компасной ориентации. Однако в описываемом нами опыте из-за малого размера выборки формально не было контрольной группы — испытуемых с двумя немагнитными брусками. Поэтому мы не можем утверждать (хотя это и представляется вероятным), что магнит, прикрепленный в передней части головы и создающий искусственное поле, в котором стрелка компаса была бы направлена вверх, нарушает компасную ориентацию в большей степени, чем аналогичный магнит, прикрепленный к задней части головы. Судя по автобусным опытам, способность к компасной ориентации у человека, перемещающегося в пространстве, также опосредуется магниторецептором, расположенным в передней части головы. С помощью электромагнитных шлемов, которыми мы пользовались в автобусных опытах, проведенных в Манчестере, в области головы испытуемых создавалось неоднородное магнитное поле.
Мы нанесли это поле на карту и попытались сопоставить направление силовых линий в разных частях головы и ту картину влияния шлема на ориентацию, которая выявилась в первых четырех поездках, где эти шлемы использовались 1ва)гег, Ва)!еу; см. Вайег, 1981). Было высказано предположение, что магниторецептор, участвующий в ориентации, расположен немного ниже линии, соединяющей глаза, на расстоянии 3 — 4 см от поверхности лица, т.е.
примерно там, где к клиновидной кости прилегает мозг, а также обонятельный и зрительный нервы. Таким образом, все три подхода к изучению магниторецепции у человека свидетельствуют о том, что магннторецептор находится в передней части головы. Кроме того, опыты на лозохолцах позволяют предположить наличие парных магннторецепторов в надпочечниках. Интересно отметить, что у скульптур, высеченных 3-4 тыс, лет назад, имеются изображения расположенных в определенном месте «магнитных» элементов. Так, в Мексике обнаружены скульптурные изображения черепахи с магнитным полюсом, расположенным в лицевой области (Ма!шз!гош, 1976; см.
гл. 21), а в Гватемале встречаются человеческие фигуры, у которых магнит всегда расположен в височной части головы и в области диафрагмы (Р.А. )зппп, У.Н. Ма!шзггош, личное сообщение). 4.2. Возможное устройство магниторецептора Поиски анатомических структур, которые могли бы играть роль магниторецепторов у человека, до сих пор основывались исключительно иа 362 Ч. К Восприятие магнитных полей человеком предположении о том, что такие рецепторы включают биогенные отложения магнитного материала, по-видимому магнетита (1.ояеепагаш, !962; В1а!еешоге, 1975; К)гвсЬИп1е, Ооп!й, !981; Уог!ее, 198!). Магнитный материал в тканях приматов впервые обнаружил Киршвинк (К!гзсЬИп1с, 1981а).
Как было установлено, мозжечок, средний мозг, мозолистое тело (но не кора больших полушарий) макак-резусов обладают диффузной изотермической остаточной намагниченностью насыщения ($1КМ), составляющей примерно 25 пТл, что предполагает наличие 1 — 5 млн. однодоменных кристаллов на 1 г ткани. Киршвннк !К)гзсЬИп1с, 1981) исследовал и остаточную намагниченность надпочечников человека.
Он обнаружил измеримое количество ферромагнитного материала с высокой козрцнтивностью, который, по-видимому, рассеян по всей ткани. Для создания такой величины остаточной намагниченности требуется 1 — 10 млн. однодоменных кристаллов магнетита на 1 г ткани. Для поиска магнитных отложений в голове человека использовались как магнитометрические, так и гистологические методы. Магнитометрические измерения «мягких» тканей головы человека не выявили областей с заметной остаточной намагниченностью (т.е.
с намагниченностью, превышающей более чем в два раза фоновый уровень, куда входит и 81КМ пластмассового контейнера, в котором находится образец). $1КМ черепа, ребер и решетчатой кости также не превышала фоновый уровень более чем в два раза. Однако в тонких, но очень твердых костях, образующих стенки клиновидно-решетчатого синусного комплекса, остаточная намагниченность была намного больше, чем удвоенный фон.
Порядки величин 81КМ всех исследованных тканей приведены в работе Ва1гег е! а!., !983. 81КМ костной ткани синуса варьировала от 3,02 до 31,58 10 в ед. СГСМ/г. Все образцы, исследованные магннтометрическими методами (кроме костей черепа и самой решетчатой кости), были подвергнуты и гистологическому анализу. Материал, окрашивающнйся с помощью специфичных к железу красителей, обнаружен во всех мягких тканях и в костном мозге, но интенсивное специфическое окрашивание на окисное железо обнаружено только в случае клиновидно-решетчатого синуса (рис. 26.5).
Здесь на глубине примерно 5 мкм от поверхности кости располагается сплошной слой окрашивающегося материала толщиной около 2 мкм. Однако совместные исследования зтого препарата, проведенные Дж. Такачем (лаборатория ядерной физики Оксфордского университета) при помощи протонного зонда, не выявили в нем железа, хотя срезы того же самого образца кости клиновидного синуса при гистологическом исследовании давали положительную окраску на железо (Кеппап8Ь, личное сообщение).
Ни в одном из упомянутых выше образцов тканей приматов с остаточной намагниченностью (т.е. в тканях мозга обезьяны, надпочечников человека, костной ткани синуса человека) магнетит с достоверностью не обнаружен. Источник остаточной намагниченности костей 363 2б, Магнитореяелцил» человека Рис. 26.5. Фотография среза костной стенки клиновидного сипуеа женщины я возрасте 57 лет, полученного после окрашияяияя пя окиспое железо (Вайег е1 а1., 1983). Ня расстоянии примерно 5 мкм от поверхности кости видев окрашенный слой. Толщина кости около 200 мкм.
синуса исследуется в настоящее время в сотрудничестве с Дж. Киршвинком (Калифорнийский технологический инсппут). Единственный образец, доступный для исследования, был загрязнен при разрезании во время подготовки к фотографированию. Теперь его необходимо очистить. Вместе с Д. М. Гатри и Дж. Г, Кеннафом было проведено гистологическое исследование секреторного содержимого клиновидного синуса человека, при этом особое внимание уделялось нервным волокнам. Их здесь немного„что и неудивительно для такой ткани. К сожалению, у нас больше нет возможности получать соответствующие образцы ткани человека (надеемся, временно), причем мы перестали их получать раньше, чем смогли изучить иннервацию и другие особенности костной ткани синуса с помощью электронной микроскопии. Поэтому в настоящее время в своих выводах о распределении железа и нервных волокон в костной ткани синуса человека нам приходится ограничиваться теми сведениями, которые дают параллельные исследования аналогичных костей грызунов (Магпег ег а1., 1982).
Эта работа детально описана в гл. 25, и мы остановимся здесь только на тех особенностях, которые могут имеп отношение к нашему исследованию на человеке. Во-первых, мыши, как и человек, обладают магнитным еяомпасным чувтвом» (МагЬег, Ва)гег, 1981); во-вторых, самая большая остаточная намагниченность в голове наблюдается у них вблизи обонятельной кости (Магог, Ваксе, 1981); в-третьих, под поверхностью решетчатой кости обнаруживается слой, дающий положительную окраску на железо Ч.
К Воснриянвие магнитных нолей человеком (Ма1Ьег е1 а1., 1982). В голове лесной мыши содержится также магнетит (К(гзсЬг(п1с, личное сообщение). Является ли окрашивающийся ва железо слой в костной ткани синуса человека и грызунов полностью магнетитовым или магнетит входит в его состав как один из компонентов, до сих пор неизвестно. Однако результаты современных исследований, проведенных на лесных мышах, а также наши исследования костной ткани синуса человека, проведенные с помощью протонного зонда в Оксфорде, наводят на мысль, что это менее вероятно, чем казалось вначале.
Например, нам теперь известно, что у лесных мышей железосодержащий слой обнаруживается в костях тех частей головы, где 81КМ гораздо меньше, чем у передней дорсальной области (гл. 25). Такой слой найден и в других костях, по крайней мере в большеберцовой кости. У игрунок Са((йнпх (МагЬег, Кеппап8Ь, личное сообщение) тоже обнаружен окрашивающийся иа железо слой под поверхностью кости в разных участках черепа.
Можно предположить, что такие слои содержатся и во многих костях человека, в том числе и в тех, которые не обнаруживают 81КМ, превышающую фон. Катербах и др. (КшегЬасЬ е1 а1., 1982) показали, что у пчел в области абдомена, обладающего остаточной намагниченностью, связанной с наличием магнетита (Ооп1о ег а1., 1978), имеются отложения железа, окрашивающиеся при помощи той же методики, которая использовалась при изучении костной ткани синуса человека. Эти отложения содержат гидроксиды железа, которые являются парамагнетиками, но могут быть биохимическими предшественниками магнетита.
Такие соединения часто представляют собой биологические «хранилища» железа и являются предшественниками магнетита у хитонов и бактерий, проявляющих магнитотаксис (Тоне, 1.оюепз1апь 1967; ггап1се1 е1 а1., 1979). Для достижения уровня остаточной намагниченности, характерного для абдомена пчелы, достаточно, чтобы на долю магнетита приходилось всего 0,33% от количества железосодержащего материала, обнаруживаемого после окрашивания (КшегЬасЬ ег а1., 1982). Электронные микрофотографии костей головы лесной мыши, полученные Дж.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
