Терапия пульсированным магнитным полем – это естественный метод лечения.Болевые ощущения, возникающие вследствие мышечных перенапряжений и триггерных узлов, можно смягчить и уменьшить. Это достигается путём повышения уровня кислорода, улучшению кровообращения и обмена веществ в клетках (чистка от шлаков и токсинов – «мусора», который остаётся от процесса обмена веществ). Таким образом, организм возвращается к нормальному функциональному состоянию, а боль утихает. Основной побочный эффект магнитотерапии – это первая реакция пациента на процедуру. В некоторых случаях возникает краткосрочное обострение болевых ощущений, особенно при хронических заболеваниях. Это касается примерно 15-20% пациентов. Неприятного эффекта можно избежать, грамотно дозируя частоту и амплитуду волн, кроме того, рекомендуется перед сеансом пить больше воды. Терапия пульсированным магнитным полем не применяется для людей, использующих электронные импланты (например, кардиостимуляторы), для пациентов, страдающих эпилепсией, гипертиреозом, а также при высокой температуре. Терапия пульсированным магнитным полем помогает при многих заболеваниях и жалобах. Минимальный курс лечения составляет 10-12 сеансов, по 2-3 в неделю. Симптомы и показанияПо отзывам пациентов, процедуры магнитотерапии приятно расслабляют и уже после нескольких сеансов вызывают улучшение общего самочувствия. Особенно это касается пожилых людей, которые пробовали уже много способов лечения – они бывают поражены исчезновением или значительным ослаблением болевых ощущений после терапии магнитным полем. Практика показывает наилучшие результаты применения терапии магнитным полем для смягчения и полного исчезновения следующих болезней и жалоб:
|
Специалисты нашей клиники достигают выдающихся результатов при лечении запястного болевого синдрома и других хронических заболеваний, комбинируя терапию пульсированным магнитным полем и технику акупунктуры (иглоукалывание). |
Магнитная буря в стакане воды – Наука – Коммерсантъ
Принято считать, что магнитные бури — что-то очень вредное, подрывающее здоровье. Действительно, многие люди плохо себя чувствуют, когда по телевизору объявляют об очередной буре. У многих наблюдается ухудшение настроения, упадок сил, головная боль, нарушения сна, депрессия, скачки давления, некоторые чувствуют ломоту в суставах, возрастает уровень беспокойства и конфликтности. Есть ли под всем этим научное обоснование? Можно ли избавиться от плохого самочувствия во время магнитных бурь — особенно сильных, вроде той, что разразилась в воскресенье и понедельник. Обо всем этом «Ъ-Наука» спросила ученых, которые изучают магнитные бури.
Сергей Васильевич Анисимов, доктор физико-математических наук, директор геофизической обсерватории Борок Института физики Земли РАН:
— Геомагнитные бури рассматриваются как неотъемлемый элемент космической погоды. Физический механизм планетарного возмущения геомагнитного поля определяется геоэффективным взаимодействием солнечного ветра с магнитосферой Земли.
Изменение скорости и плотности солнечного ветра отражает активность солнечных областей, ответственных за выбросы потоков солнечных протонов. Совокупность крупномасштабных энергетических процессов, происходящих на Солнце, в межпланетном космическом пространстве и на орбите Земли определяет интенсивность, динамику и разнообразие поведения магнитного поля во время геомагнитных бурь.
За более чем 200-летнюю историю систематических инструментальных сухопутных магнитных наблюдений регистрируемые изменения напряженности магнитного поля на поверхности Земли во время магнитных бурь составили не более 1% от средней величины невозмущенного геомагнитного поля.
А какое по величине изменение напряженности электрического поля в приземном атмосферном слое следует ожидать во время геомагнитной бури? Сотрудники геофизической обсерватории Борок, используя базу данных многолетних аэроэлектрических и геомагнитных наблюдений, исследовали отклик планетарных геомагнитных возмущений в атмосферном электрическом поле средних широт.
Результаты исследования опубликованы в специализированном научном издании.
За период 1998–2015 годов было выделено 19 сильных и очень сильных магнитных бурь, соответствующих невозмущенным метеоусловиям нижней атмосферы. По результатам статистической обработки обнаружен достоверный отклик сильных, очень сильных и гигантских геомагнитных бурь в атмосферном электрическом поле средних широт.
Результаты анализа позволяют утверждать: обнаружена статистически значимая вариация напряженности аэроэлектрического поля, характеризующаяся возрастанием электрического поля на временном интервале около восьми часов относительно времени минимума характерной вариации геомагнитной бури. Это свидетельствует о наличии статистически значимого отклика электрического поля приземной атмосферы средних широт на магнитные бури. Изменение атмосферного электрического поля составляет около 50 в/м, что соизмеримо, например, с вариацией от прохождения электрически активного предгрозового облака.
— Что это означает?
— Это означает, что мы получили достоверный ответ на фундаментальный научный вопрос о связи магнитных бурь и электрических процессов в нижней невозмущенной атмосфере, что само по себе очень важно для исследования механизмов солнечно-земных связей.
Полученные нами результаты достоверно показывают, что магнитные бури вносят определенный вклад в динамику электрического состояния приземной атмосферы. При этом величина вариации электрического поля, обусловленная геомагнитной бурей, сравнима с вариациями атмосферного электрического поля от погодных метеорологических процессов.
Таким образом, результаты проведенных нами исследований показывают, что магнитная буря — это абсолютно нормальное природное геофизическое явление.
Может ли, например, прохождение грозового облака как-то влиять на наше здоровье и самочувствие? Вряд ли.
— Такие взаимосвязи природных процессов, как я понимаю, существовали на всем протяжении истории земной биосферы.
— Да, как только возникла планета Земля и совокупность геосферных оболочек — магнитосфера, ионосфера, атмосфера, гидросфера и литосфера, явления, обусловленные солнечными процессами, стали происходить регулярно и периодически. Это естественные условия нашей жизни, в которых мы эволюционировали как вид, и если этого не будет, то для здорового организма скорее возникнут определенные проблемы, чем наоборот.
— Вы сказали для здорового организма. Как вы думаете, может быть, плохое самочувствие во время магнитных бурь — это не мнительность, а реальность, связанная с нарушением нашей адаптации?
— Зрите в корень. Что такое современный мегаполис? Это прежде всего среда обитания человека, которая сформировалась в недавнюю сотню лет. Для человечества это максимум четыре поколения, когда люди рождались и жили в этом новом конгломерате. Принципиальное отличие среды обитания — электромагнитное и аэрозольное загрязнение мегаполиса.
Практически я рассматриваю мегаполис как некий купол, изолированный от природных электрических токов, полей и аэроионов, заполненный искусственными электромагнитными шумами и различными аэрозолями разных размеров и концентраций. Это среда, отличная от природной. Я не противник благ цивилизации, но ситуация такова, что современный мегаполис — это новая сфера среды обитания.
Попасть в солнечный шторм
Самые крупные магнитные бури, которые бушевали на Земле или угрожали обрушиться на планету.
- 13 мая 1921 года. Железнодорожный шторм
В этот день астрономы обнаружили на Солнце огромное пятно, его радиус достигал 150 тысяч километров. А спустя сутки разразилась геомагнитная буря, в результате которой была выведена из строя половина всей техники Центральной железной дороги Нью-Йорка.
Кроме того, все Восточное побережье США осталось без связи.
- 23 мая 1967 года. Военная тревога
Это был период холодной войны. Мощная вспышка на Солнце и последовавшая за ней геомагнитная буря нарушили радиосвязь в США и вывели из строя их обзорные радиолокаторы. Командование Военно-воздушной обороны США было уверено, что все это «происки» СССР и уже готово было схватиться за ядерное оружие. Физики вовремя прояснили ситуацию.
- 13–26 апреля 1972 года. «Аполлон-16»
На Луне находился экипаж «Аполлона-16», когда на Солнце произошла сильнейшая вспышка. Во время такой солнечной активности перемещаться по космосу смертельно опасно, поскольку уровень радиации зашкаливает. В рамках этой миссии астронавты трижды выходили на поверхность Луны. Если бы эти выходы совпали с периодом магнитной бури, то астронавты получили бы дозу радиации в 300 бэр — это смертельная доза.
- 13 марта 1989 года. Буря года
Эта буря прогулялась по всем континентам.
В результате был выведен из строя трансформатор на атомной станции в Салеме (Нью-Джерси, США). В Квебеке (Канада) повреждена высоковольтная линия электропередач, из-за чего около 6 млн человек в течение 9 часов оставались без электричества. В СССР была нарушена радиосвязь, зато жители Симферополя могли полюбоваться непривычным для их широт полярным сиянием.
- 14 июля 2000 года. Вспышка Дня Бастилии
Видимо, в честь национального праздника Франции на Солнце случилась мощнейшая вспышка, вызвавшая магнитную бурю, которой присвоили самую высокую степень мощности — пятую. Выброс был настолько сильным, что его засекли даже аппараты «Вояджер-1» и «Вояджер-2», находящиеся на краю Солнечной системы. Магнитная буря сопровождалась повреждением радиосвязи и повышенным уровнем радиации в районе полюсов.
- 28 октября 2003 года. Хэллоуинская вспышка
В этот день произошел буквально рекордный выброс солнечной энергии. Правда, сама буря прошла стороной и не достигла околоземной орбиты.
Тем не менее серьезно пострадали средства связи — были повреждены спутники, нарушена мобильная и телефонная связь. А город Мальмё (Швеция) был обесточен в течение часа.
- 10 мая 2011 года. Комета-самоубийца
Огромная комета буквально врезалась в Солнце на бешеной скорости. В результате произошел мощный взрыв, который сопровождался колоссальным выбросом солнечной энергии. Правда, Земле в этот раз повезло — основной удар прошел мимо нее, иначе бы серьезных повреждений не избежать. А так в течение еще нескольких недель астрофизики пристально наблюдали за «поведением» Солнца, ожидая появление и солнечного ветра, и других комет, которые составляли большое «семейство» с той, что протаранила Солнце.
- 6 сентября 2017 года. Максимальный балл
В этот день зафиксирована самая мощная вспышка за последние 12 лет, которой был присвоен максимальный балл — Х9,3. Буква Х означает, что вспышка относится к экстремально большим вспышкам, цифры оценивают ее мощность.
В этот же день корональные выбросы достигли Земли, что привело к некоторым перебоям со связью. Была высокая вероятность, что геостационарные спутники, удаленные от Земли на десятки тысяч километров, могут столкнуться с облаком солнечной плазмы. Но в итоге все обошлось.
Однако на эволюционном масштабе времени мы не можем достоверно утверждать о влиянии мегаполиса на здоровье человека. Каких-либо объективных научных исследований нет и быть не может — слишком мало времени мы живем в этих искусственных условиях. Но полагаю, такое влияние вполне возможно.
Конечно, некий защитный барьер у нас есть, но он истощается, поэтому мы можем предполагать, что сниженное общее самочувствие, утомляемость, нарушения сна для людей, живущих в мегаполисе, неизбежны.
Нарушаются природные циклы. Если раньше Солнце определяло ритм жизни, то сейчас в сфере мегаполиса это зачастую не так. Все это может влиять и на переносимость магнитных бурь.
— Изменились ли мы биологически, или постоянно ломаем свою природу, живя в мегаполисах по своим ритмам?
— Вряд ли мы могли измениться биологически за столь короткое время.
Возможно, в чем-то мы меняемся, но хорошо ли это? Похоже, это некая неизбежность, в которой мы живем, и наша задача — минимизировать возможный риск для здоровья, который может наносить мегаполис с его шумами, аэрозолями и электромагнитными полями.
Вячеслав Владимирович Крылов, доктор биологических наук, заведующий лабораторией популяционной биологии и генетики Института биологии внутренних вод РАН:
— Мы проводим оригинальные эксперименты по влиянию электромагнитного поля на живые организмы и в том числе смотрим, как они чувствуют себя в условиях искусственно воспроизведенных магнитных бурь.
— Какие организмы вы используете в своих экспериментах?
— Мы используем гидробионтов — рыб, ракообразных (дафний) и моллюсков, оценивая их плодовитость, темпы роста, продолжительность жизни и так далее. Мы работаем в узком диапазоне низких частот, моделируя то, что можно встретить в естественной среде, это геомагнитные бури и пульсации. Мы берем запись геофизического события, сделанную в обсерватории, переводим ее в цифровую форму и воспроизводим с помощью нашей системы.
— Что представляет собой ваша система?
— Аналогов ей нет. Мы разработали и собрали ее вместе со специалистами геофизической обсерватории Борок. Вообще без вклада наших коллег-геофизиков ничего бы не состоялось. Идея исследования зародилась на биофизических конференциях, которые проходили в Пущино и в Санкт-Петербурге. В то время в воздухе витала идея, что геомагнитные пульсации определенного типа могут оказывать воздействие на живой организм, а проверить это было очень сложно технически, поскольку не было подходящих систем. И мы загорелись идеей такую систему создать.
Важная ее особенность состоит в том, что она должна обладать обратной связью. Когда идет эксперимент, может случиться что угодно — локальное изменение магнитного окружения, геомагнитная буря и так далее, и в этот момент надо их отсечь. Достигаться это может двумя способами — полным экранированием поля или активной компенсацией. Мы выбрали второй вариант. Наша установка представляет собой комбинацию контрольного датчика, отслеживающего ситуацию с геомагнитным полем, систему согласования этих сигналов, фактически компьютер и систему обмотки колец, куда подается напряжение с компьютера.
Кольца деревянные, поскольку этот материал не дает помех. Мы подаем на них сигнал, имитирующий геомагнитную бурю, и пульсации, а все внешние возмущения устраняем. Если снаружи произойдет какое-то низкочастотное возмущение, оно будет зарегистрировано датчиком, и на кольца будет подано противополе той же силы, которое по принципу суперпозиции сгладит это возмущение внутри системы в ровную линию.
Таким образом, мы моделируем внутри окруженного кольцами аквариума те процессы, которые происходят в природе. Геофизики подобрали нам запись типичной магнитной бури, и мы ее, одну и ту же, воспроизводили в различных экспериментах, чтобы набрать статистику.
— Какую же статистику вы набрали?
— В наших экспериментах мы не нашли значимого эффекта влияния исследованных геомагнитных пульсаций на живые организмы. По сравнению с сильными факторами окружающей среды, такими как температура или давление, это влияние не столь значимо для биологических объектов.
При этом мы получили очень интересный и совершенно неожиданный результат.
Согласно нашим наблюдениям, влияние оказывают очень медленные, но существенные изменения, связанные с главной фазой бури, которые сопоставимы по продолжительности с суточной вариацией геомагнитного поля. Эта вариация связана с изменениями освещенности ионосферы Солнцем в течение суток.
Получается, что ежесуточно на магнитограмме мы видим изменяющуюся картинку, чем-то похожую на электрокардиограмму.
— Земля, как живой организм, выдает ЭКГ?
— Образно выражаясь, да, и наблюдаемые нами биологические эффекты имитации геомагнитной бури были вызваны магнитными флуктуациями, похожими на усиленные в несколько раз суточные колебания, которые произошли в несвойственное для них время. Можно предположить, что бури воспринимаются организмом как нарушение ритма суточной геомагнитной вариации, которая, в свою очередь, является вторичным водителем циркадных ритмов. Иначе говоря, это может быть похоже на эффект джетлага, когда нарушаются наши гормональные ритмы и режим активности.
— Может ли это сказываться на нашем самочувствии?
— Да, может. Вероятно, мы можем ощущать геомагнитную бурю, как тот же джетлаг, будто бы не выспались, даже если спали всю ночь, разбитость, утомляемость и так далее.
— Когда происходит джетлаг, нам рекомендуют принимать таблетки с мелатонином и включать свет. Может быть, и в этом случае так поступать?
— Вполне возможно, это тоже поможет, как и снижение физической нагрузки, хотя мы не медицинская организация и никаких советов относительно здоровья человека давать не можем. Важно также понимать, что чувствительность к этому фактору у всех разная. Пока мы молоды и здоровы, функциональное состояние нашего организма позволяет вообще не чувствовать перемен. С возрастом чувствительность может повышаться, но тоже не у всех.
Кроме того, даже один и тот же организм может ощущать магнитную бурю по-разному в разные моменты своей жизни.
Ведь на нас воздействует множество факторов. А учитывая все сказанное, несложно понять, что эффекты бурь могут зависеть от согласованности с суточной геомагнитной вариацией, то есть, проще говоря, от времени суток. Если, например, главная фаза придется на утренние часы, то есть на время ожидаемого организмом пика суточной магнитной кардиограммы, то такая буря должна быть незаметна для организма.
Но вообще в этой области столько домыслов и спекуляций, что даже человек, не чувствительный к колебаниям геомагнитного поля, может ощутить неприятные симптомы, решив, что он магниточувствителен. Это эффект антиплацебо.
Однако это еще не все. Высказано предположение, что в тех местах, где солнца мало, суточные вариации геомагнитного поля играют весьма существенную роль, дополняя сбитые с толку системы циркадных ритмов. По сути, они помогают организму правильно настроить эти системы. Это может быть существенно также для организмов, живущих под землей, глубоко под водой, пещерных видов и так далее.
Сейчас мы начинаем цикл работ, где будем исследовать организмы, живущие не на поверхности Земли.
— А если наоборот — длинный световой день, полярная ночь?
— Скорее всего, в этом случае ежесуточные геомагнитные изменения тоже могут выступать в роли внешнего водителя циркадных ритмов.
— Постоянное отсутствие солнечного света и, соответственно, эффекты джетлага ощущают космонавты. Может быть, есть смысл создать на борту космической станции соответствующую геомагнитную обстановку, чтобы улучшить их состояние?
— Там проблема не только в циркадных ритмах, но и в высоких энергиях и полях, несравнимых с земными. Воссоздание условий, поддерживающих ритмичность функций организма, очень важно, но этого намного проще добиться режимом освещения, который является первичным водителем циркадных ритмов. Это, кстати, касается и тех, кто работает сутками и по ночам.
Беседу вела Наталия Лескова
25 фактов о МРТ которых Вы не знаете
Процедура МРТ, имеет не только важное значение для диагностики организма, но и очень увлекательную историю внедрения в медицину.
С ней мы сейчас и хотим Вас познакомить
- В создании пилотного аппарата Магнитно-резонансной томографии участвовал сам правнук великого изобретателя, инженера Альфреда Нобеля — Микаэль Нобель. НоНобелевскую премию, к сожалению, он не получил
- Нобелевскую премию получили Питер Мэнсфилд и Пол Лотенбур за создание метода исследования и обоснование основных принципов его функционирования. Произошло это во 2-й половине 20 века
- Обозначение «ядерный», существует в полном наименовании физического явления и настораживает некоторых людей. Хотя всего лишь означает, что оно взаимодействует с ядрами атомов водорода в человеческом организме. Магнитное поле не влияет на функционирование организма и не несет никаких негативных последствий
- Люди, страдающие клаустрофобией, могут обследоваться в томографах открытого типа. Единственный момент который стоит учитывать, что напряженность их магнитного поля значительно ниже
- Совсем недавно, в таких странах, как Швейцарии и США начали использовать оборудование, которое совмещает в себе функции МРТ-аппарата и ПЭТ-сканера.
Эти медицинское оборудование одно из самых дорогостоящих аппаратов в всем мире. Этот метода диагностики получил соответствующее название — молекулярная магнитно-резонансная томография ПЭТ/МРТ. Сейчас во всем мире работает не более 50 таких аппаратов. - Вес магнита самого мощного аппарата, на сегодняшний день, составляет 45 тонн. Он создает магнитное поле с индукцией 9,4 Тл
- Применять Магнитно-резонансную томографию для диагностики организма первым предложил советский ученый Владислав Иванов (его изобретение удостоверено патентом СССР от 1960 г.) За рубежом первые томографы в клиниках появились в первой половине 80-х годов. К началу 90-х годов во всех странах мира уже функционировало более 5000 аппаратов
- Медицинская тема, включая и МРТ -сканирование, вдохновляет некоторых деятелей искусства. Инсталляции голландского художника Йорис Куиперса необычны и побуждают зрителя думать и фантазировать. Художник наблюдает, как медицинский аппарат послойно сканирует человеческий организм и творит свои скульптуры из фрагментарных слоев в различных плоскостях.
- Врачи тоже смотрят телевизор, естественно что, от настоящих докторов не ускользает то, что не замечают простые телезрители. Например в известном сериале про медицину «Доктор Хаус» обнаружили семь неточностей, которые касаются использования МРТ
- Интересный факт что, на магнитно-резонансном аппарате запечатлели такие процессы как деторождение, глотание воды, пение и даже процесс полового акта — на это стоит посмотреть
- Магнитно-резонансную томографию применяют в обследовании состояния здоровья не только людей, но и животных. Эта процедуру для животных можно применять для обследования головного и спинного мозга, суставов, среднее и внутреннее ухо, носовая полость.
- Напряженность поля высокопольного томографа больше магнитного поля всей Земли в 10 000 раз. Мощность магнитного поля нашей планеты равняется 0,00005 Тесла
- Благодаря открытию такого явления, как ядерно-магнитный резонанс, на котором основан принцип действия медицинского аппарата, вручались следующие Нобелевские премии. А конкретно: за ЯМР в жидкостях и твердых телах в 1952 году и за ЯМР в молекулярных пучках в 1944 году.
- Распространенная ошибка допускается в кинематографе в сценах, когда включается томограф, и к нему притягиваются все расположенные рядом металлические предметы. Это не правда, и вот почему: сценаристы не учитывают что, магнитное поле работает постоянно, а не только когда аппарат включается. И во вторых настолько высокая мощность, которая может к себе притянуть тяжелые и не очень предметы, работает на расстоянии около метра от магнита
- Единица Тесла, в которой измеряется напряженность магнитного поля томографов , именуется в честь Николя Теслы. Этот человек был удостоен многих наград и которого ученые называют «человеком который изобрел 20-й век».
- Поражает и температура жидкого гелия внутри магнита! Ее значение — минус 260 °С, для общего понимания, если сравнивать с самыми мощными холодильными сравнения для шоковой заморозки — минус 40 °С
- С помощью МРТ возможно проводить исследование всех участков тела и под любым углом. При этом пациенту нет надобности, переворачиваться или как-то менять положение тела
- Многие из Вас смотрели сериал «Теория большого взрыва». Один из героев сериала, талантливый физик Шелдон Купер преподносит девушке, в качестве подарка, снимок МРТ, на котором запечатлена подсвеченная орбитофронтальная кора его головного мозга
- Не отстают и археологи. Специалисты всего мира все чаще используют для своей работы с древними артефактами Магнитно-резонансную томографию. Эти технологии применяют при изучении мумий, с помощью сканирования и это дает возможность не нарушать их целостность
- Главный технолог Энди Эллисон из Биомедицинского томографического центра просканировал овощи и фрукты и создал их анимированные изображения. И еще один интересный факт, для работы Эллисон, как и Ваш диагностический центр АльянсМед использует томограф Philips
- Научные специалисты перестали применять обозначение «ядерный», которое присутствовало в названии метода иследования, после трагедии на Чернобыльской АЭС. После этого события появились отрицательные ассоциации и пришлось отказаться от употребления аббревиатуры -ЯМРТ.
- До того, как томограф обрел знакомый нам вид, были совершены научные прорывы в таких областях, как математика, физика, компьютерная техника. С этим изобретением связан целый ряд Нобелевский премий.
- Для системы охлаждения магнитов томографа применяется жидкий гелий, потому, что из всех известных, научному миру, веществ самую низкую точку кипения имеет жидкий гелий. В одном аппарате содержится около 1700 л. жидкого гелия
- В1979-м году прошли первые опытные клинические исследования метода магнитно-резонансной томографии. После этого ровно через год был построен самый первый коммерческий томограф
- Многие детские медицинские центры, в том числе и диагностический центр АльянсМед оборудовали учитывая возраст и состояние пациентов. Их «превратили» в пиратские шхуны, космические корабли, джунгли и т.д. для того, чтобы обследование сделать более комфортным для детей и пациентов, страдающих клаустрофобией!
Эти медицинское оборудование одно из самых дорогостоящих аппаратов в всем мире. Этот метода диагностики получил соответствующее название — молекулярная магнитно-резонансная томография ПЭТ/МРТ. Сейчас во всем мире работает не более 50 таких аппаратов.
А конкретно: за ЯМР в жидкостях и твердых телах в 1952 году и за ЯМР в молекулярных пучках в 1944 году.
При этом пациенту нет надобности, переворачиваться или как-то менять положение тела
После этого события появились отрицательные ассоциации и пришлось отказаться от употребления аббревиатуры -ЯМРТ.Где можно пройти МРТ обследование в Ростове-на-Дону?
Диагностический центр «АльянсМед»
Хотите записаться на прием?
или заполните заявку у нас на сайте:
Природа пустоты не терпит.
Ученые оценили значение магнитного поля в межгалактическом пространствеВселенная пронизана магнитными полями, и самые сильные из них создают магнетары, которые окружены полями величиной до 1011Тл. Для сравнения: рекордное поле, полученное людьми, было около 100 Тл, а магнитное поле Земли и вовсе составляет всего 5·10-5 Тл, но даже это еще не рекорд скромности. Самыми слабыми магнитными полями в космосе обладают войды — гигантские беззвездные пустыни, лежащие между скоплениями галактик.«Измерения и расчеты показывают, что у войдов есть магнитные поля, но только очень маленькие, — рассказывает первый автор исследования, сотрудник ГАИШ МГУ и ИЯИ РАН Максим Пширков. — Они точно сильнее, чем 10-21 Тл, но не больше 3·10-13 Тл». Российские ученые в своем исследовании уточнили верхнюю границу этой оценки.
Для этого астрофизики посмотрели на сигналы от 4000 радиоисточников, находящихся на разных расстояниях от Земли. Каждый из них излучает электромагнитные волны с определенной поляризацией, которая меняется при прохождении волны через магнитное поле.
При этом интенсивность этого эффекта зависит не только от величины магнитного поля, но и от длины волны: чем она больше, тем больше у проходящей электромагнитной волны меняется поляризация.
Поэтому, фиксируя поляризацию приходящих на Землю радиоволн разных частот и зная примерное положение источника, можно оценить, через какие магнитные поля они проходили за свое долгое путешествие в космосе. Основной вклад в изменение поляризации радиоволн дает магнитное поле нашей Галактики, через которое излучение неминуемо проходят по пути к Земле. Оно гораздо больше полей всех встреченных войдов, а вероятность прохождения излучения через другие галактики, по словам ученых, минимальна.
Компьютерная модель распределения источников света во Вселенной. Пространство между светящимися галактиками и скоплениями галактик заполнено большими темными пустотами — войдами. Изображение: UCL Mathematical and physical sciences/FlickrПоэтому ученые специально оценивали величину магнитного поля Млечного Пути с помощью обработки и усреднения сигналов от нескольких десятков ближайших источников и дальше вычитали эффект, связанный с нашей родной Галактикой, из общего сигнала.
«В результате даже в излучении источников, излучавших более 10 миллиардов лет назад, мы не увидели никакого эффекта, связанного с магнитным полем, — говорит Максим Пширков. — Никакой эволюции плоскости поляризации, и значит, радиоизлучение на своем пути не встречало полей значительной силы».
По отсутствию сигнала ученые оценили максимальное значение магнитного поля в войдах: «Да, мы не увидели никакого эффекта, но все физические наблюдения неминуемо обладают какими-то ошибками, и поэтому можно оценить, сколько магнитного поля добавить в войд, чтобы на выходе в пределах погрешностей получился нулевой эффект».
Из этих расчетов получилось, что поле в межгалактических пустотах не превышает 10-13 Тл, что как минимум в миллиард раз слабее магнитного поля на Земле.
Одним словом, оно почти неуловимо и в довесок еще не до конца объяснимо. «В этом исследовании мы выступили в некотором смысле агностиками и просто ставили наблюдение без рассуждений о природе этого поля, — рассказывает Пширков.
— По современным представлениям оно могло появиться только двумя способами: либо с помощью нетрадиционной физики родиться в самой ранней Вселенной, либо возникнуть чуть-чуть позже: примерно через 500—1000 миллионов лет в астрофизических объектах вроде галактик, откуда в межгалактическое пространство его вынес сверхмощный поток вещества — джеты активных ядер галактик или сверхсильные звездные ветры».
Работа ученых, выполненная при поддержке Российского научного фонда, опубликована в журнале Physical Review Letters и попала в рубрику Editor’s Suggestion — «Выбор редакции». Ее результаты должны очень обрадовать людей, занимающихся астрофизикой космических лучей. Раньше считалось, что эти потоки высокоэнергетичных частиц отклоняются магнитными полями войдов, и потому перспективы определения источников лучей были очень туманными. Новые результаты показывают, что этот неприятный эффект можно не учитывать — магнитные поля войдов очень малы.
Михаил Петров
люди могут ощущать магнитное поле
Многие животные способны ощущать магнитные поля.
Домашние голуби, черепахи и даже бородавочники умеют определять, где расположен север.
Человеку для поиска направления необходим магнит. Но, как показали последние исследования, у некоторых из нас есть врожденное «шестое чувство», позволяющее (в теории) обходиться без приборов.
Ученые из университетов Калифорнии и Токио подвергли несколько десятков добровольцев воздействию магнитных полей, поместив их в испытательную камеру. Активность их мозга фиксировалась при помощи ЭЭГ, сообщает eNeuro.
Искусственно созданные поля периодически сдвигались. Это не должно было вызывать у людей никаких ощущений.
Но в определенных случаях аппаратура зафиксировала изменения в реакции мозга. У некоторых участников снизилась интенсивность альфа-волн – такое происходит, когда органы чувств получают определенную информацию, и мозг начинает ее обрабатывать.
Данные исследования стали первым явным доказательством того факта, что организм человека на физическом уровне реагирует на магнитные поля.
Правда, реакция оказалась бессознательной, и сами добровольцы при этом ничего не ощущали.
Ученые предположили, что наши далекие предки, занимавшиеся охотой и собирательством, имели развитый «внутренний компас» – как и многие животные, насекомые и птицы.
На это косвенно указывают и лингвистические особенности. Древние племена обозначали направления как «север», «восток», «юг» (а не «прямо», «слева» и «справа»). Можно сделать вывод, что эти понятия не были для них абстрактными и отвлеченными, и люди хорошо понимали их смысл.В ходе эволюции данная способность постепенно атрофировалась, но некоторые наши современники, вероятно, смогли частично ее сохранить.
Ученые отметили, что механизм реакции на магнитные поля пока недостаточно изучен. Неизвестно, можно ли развить ее искусственным образом и может ли она применяться на практике.
Они лишь предположили, что такая реакция становится более выраженной в экстремальной ситуации и при отсутствии других ориентиров – например, в лесу или на воде.
Ранее сообщалось, что немецкие ученые создали искусственную кожу, обладающую магниточувствительными возможностями.
Ученые назвали средство от магнитных бурь — Российская газета
Чем опасны изменения космической погоды? И можно ли снизить негативное влияние магнитных бурь на человека? Об этом корреспондент “РГ” беседует с руководителем лаборатории метеопатологии и магнитобиологии Научного клинического центра доктором медицинских наук Юрием Гурфинкелем.
Юрий Ильич, магнитными бурями нас пугают с завидной регулярностью. Они действительно так опасны для здоровья?
Юрий Гурфинкель: На возмущение геомагнитного поля реагируют абсолютно все. Другое дело – как. Если человек молод и здоров, то в дни магнитных бурь он может почувствовать лишь легкую сонливость.
Гораздо хуже пожилым и хроникам. В группе риска прежде всего пациенты с сердечной патологией и перенесшие нарушения мозгового кровообращения.
Механизмы влияния космической погоды на человека до конца еще не изучены. Однако есть данные из Франции, Германии, Китая, Израиля, Литвы, Грузии, ряда российских клиник – везде, где наблюдались больные с ишемией сердца, во время магнитных бурь возрастало примерно в два раза не только число инфарктов, но и смертность от них.
Что происходит с человеком?
Юрий Гурфинкель: Наш организм – это своего рода биокомпьютер, чувствительность которого наиболее высока в диапазоне магнитного поля Земли (до 50 микротесл). Джозеф Киршвинк и его коллеги из Калифорнийского технологического института установили наличие кристаллов магнетита в тканях мозга приматов и в надпочечниках человека. Количество этих наночастиц, восприимчивых к магнитному полю, составляет от одного до 10 миллионов на один грамм ткани. Они “улавливают” колебания в магнитосфере Земли.
А это приводит, например, к выбросу адреналина и глюкокортикоидов (гормонов надпочечников).
Адреналин, в свою очередь, повышает свертываемость крови. Во время магнитных бурь она возрастает. Замедляется течение крови в капиллярах. А эритроциты, выражаясь научным языком, агрегируют, то есть склеиваются. Это увеличивает риск образования тромбов. Ухудшается общее состояние, нарушается работа сердечно-сосудистой системы и кровотока в мозгу. Наши исследования показали: движущаяся по сосудам кровь сама по себе может являться сенсором магнитных полей, поскольку красные кровяные клетки содержат гемоглобин и в силу этого обладают магнитным моментом.
Поэтому во время бури нарушается сон и возрастает число психических нарушений?
Юрий Гурфинкель: Геомагнитные возмущения организм человека воспринимает как стресс. Меняется гормональный фон в организме, нарушается работа сосудистой системы, в том числе и в сосудах головного мозга. При этом резко снижается выработка мелатонина, который продуцирует шишковидная железа, располагающаяся в центре головного мозга и управляющая процессами бодрствования и сна.
В это время даже здоровый человек может пережить перепады настроения, а у некоторых это сопровождается всплесками агрессии.
Кто особенно подвержен влиянию магнитных бурь?
Юрий Гурфинкель: От 10 до 20 процентов молодых людей имеют повышенную чувствительность к геомагнитным возмущениям. Но чем старше человек, тем болезненней организм реагирует на плохую космическую погоду. Примерно 40 процентов 60-летних плохо себя чувствуют из-за волнения магнитного поля Земли. А среди 70-летних- уже больше чем у половины.
А как я могу понять, что источник моего недуга – повышенная солнечная активность?
Юрий Гурфинкель: Если “земная” причина ухудшения состояния исключена, специалисты советуют последить за прогнозом космической погоды. Например, есть портал Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн РАН. Если вы заметили, что вечером “прихватило” сердце, стоит проверить: не было ли в это время магнитной бури. Когда таких совпадений будет 8 из десяти, можно говорить о том, что у вас повышенная восприимчивость.
Однако не стоит ориентироваться на долгосрочные прогнозы, которые печатают некоторые СМИ. Достаточно достоверную картину можно составить только на неделю вперед.
Можно ли избежать влияния магнитных бурь на организм?
Юрий Гурфинкель: Нет. Однако можно соблюдать нехитрые правила, чтобы минимизировать негативный эффект. Например, в тяжелые дни лучше ограничить физическую нагрузку, избегать нарушений режима сна, командировок с длительными перелетами. Желательно чаще находиться на свежем воздухе, употреблять достаточное количество жидкости, овощей и фруктов. Важно измерять артериальное давление, вовремя принимать лекарства. Пожилым людям крепкие алкогольные напитки лучше исключить вообще. Но если здоровье позволяет, можно выпить бокал натурального красного вина. Из-за интенсивной выработки адреналина магнитные бури могут вызвать повышенный аппетит. В таком случае не надо увлекаться мясной пищей, лучше обратить внимание на овощи, фрукты, рыбу.
А что делать, если во время магнитной бури “прихватило” прямо на работе?
Юрий Гурфинкель: Самое простое средство – принять обычный аспирин.
Во время магнитной бури наиболее эффективен прием 150-200 мг этого препарата. Или комбинацию аспирина и плавикса (75 мг). Но только в том случае, если это пациенту не противопоказано, так как бесконтрольный прием этих препаратов может спровоцировать эрозии и даже язву желудка. Можно рекомендовать прием глицина. Эта незаменимая аминокислота благоприятно действует на головной мозг, уменьшает повышенную возбудимость.
Справка “РГ”
Во время солнечной вспышки всего за несколько минут происходит гигантский выброс энергии и к Земле отправляются потоки заряженных частиц. А через два-три дня нашей планеты достигают облака плазмы, которые и провоцируют бури – возмущение магнитного поля Земли. Периоды солнечной активности повторяются в среднем раз в 11 лет. И сейчас мы переживаем как раз один из них. По оценкам специалистов, в среднем магнитные бури случаются 5-6 раз в год и длятся 2-3 дня.
GISMETEO: Человек может обладать «шестым чувством» – События
Закройте глаза, расслабьтесь и подумайте о чем-нибудь приятном.
В таком состоянии ваш мозг заполнен альфа-волнами — типом электрической мозговой волны, связанной с бодрствующим расслаблением. Ученые из Калифорнийского технологического института нашли доказательства того, что изменения в магнитном поле Земли могут подавлять альфа-волны в мозге человека.Давно установлено, что живые существа могут чувствовать магнитные поля. Например, пчелы, рыбы, черепахи, птицы и летучие мыши используют геомагнитное поле для ориентации в пространстве, а специально обученные собаки могут определять местонахождение магнита.
«Многие животные это чувствуют, так почему мы нет?» — спрашивает Конни Ванг, аспирант Caltech и ведущий автор исследования.
© Caltech | Spaceweather.com
Чтобы выяснить, могут ли люди ощущать магнитные поля, исследователи построили изолированную камеру с радиочастотной защитой, где участники эксперимента в течение часа сидели в полной темноте. Когда магнитные поля бесшумно перемещались вокруг камеры, мозговые волны участников измерялись с помощью электродов на их головах.
У некоторых из 34 участников мощность мозговых альфа-волн уменьшилась на целых 60 % в ответ на смещение полей. Соавторы исследования утверждают, что это первое конкретное свидетельство еще одного человеческого чувства: магниторецепции.
Примечательно, что участники, которые испытали изменения, сообщили, что ничего не заметили. Бессознательность этого эффекта заставила исследователей предположить, что он может быть остатком древней способности наших предков ориентироваться с помощью локальных магнитных сигналов.
Означает ли это, что люди могут чувствовать геомагнитные бури? Неясно. Когда они обрушиваются на Землю, магнитное поле планеты начинает колебаться. Стрелки компаса в средних широтах могут смещаться на 4 или 5 градусов. Однако магнитные поля внутри испытательной камеры были смещены примерно на 90 градусов — намного больше, чем при типичной геомагнитной буре.
Таким образом, пока неизвестно, достаточно ли чувствителен человеческий магниторецептор для обнаружения относительно слабых изменений, связанных с космической погодой.
Исследование опубликовано в журнале eNeuro.
Мозг некоторых людей может ощущать магнитное поле Земли, но нет, это не значит, что у нас есть «сверхспособности» магниторецепции | Умные новости
Центр космических полетов имени Годдарда НАСА Существует довольно длинный список животных, обладающих магниторецепцией или способностью обнаруживать магнитные поля Земли, включая голубей, собак, форель, пчел, черепах и саламандр. Но исследователи так и не смогли определить, есть ли у людей эта скрытая сверхспособность, несмотря на десятилетия попыток.Новое провокационное исследование, опубликованное в журнале eNeuro , предполагает, что наш мозг действительно может обнаруживать магнитные поля — по крайней мере, у некоторых людей, хотя невозможно сказать, влияет ли это каким-либо образом на человеческое поведение.
(Несмотря на некоторые заявления о том, что у людей есть недавно открытая магнитная «сверхспособность», мы ни с того ни с сего перестали быть двоюродными братьями злодея из Marvel Магнето.)
В настоящее время ученые все еще пытаются выяснить, как работает магниторецепция у животных. Эрик Хэнд из Science сообщает, что большая часть того, что мы знаем о магнитном чувстве, получено из поведенческих исследований животных, которые меняют то, как они ориентируются или перемещаются, если манипулировать магнитным полем.(Собаки будут ориентироваться вдоль оси магнитного поля Земли с севера на юг, когда они какают.) Выяснение того, как это чувство магнитного поля работает на биологическом уровне, было более сложной задачей.
В настоящее время существуют две основные гипотезы. Один связан с криптохромами, специализированными белками сетчатки, которые каким-то образом передают магнитную информацию в мозг. Другая гипотеза состоит в том, что микроскопические частицы минерала магнетита сидят в определенных рецепторных клетках в ухе или за носом и работают как биологические компасы.
Джордж Дворски по адресу Gizmodo сообщает, что ведущий исследователь нового исследования Джозеф Киршвинк, геофизик из Калифорнийского технологического института, десятилетиями изучавший магнитные поля и магниторецепцию, решил обойти вопросы о том, как может работать чувство, и сосредоточиться на том, есть ли знаки. магниторецепции в головном мозге вообще.
«Наш подход заключался в том, чтобы сосредоточиться только на активности мозговых волн, — говорит Киршвинк Дворски. «Если мозг не реагирует на магнитное поле, то никоим образом магнитное поле не может влиять на чье-то поведение.Мозг должен сначала что-то воспринять, чтобы воздействовать на это — не существует такого понятия, как «экстрасенсорное восприятие».
Для изучения мозговых волн команда построила сложную камеру, предназначенную для блокировки всей внешней магнитной активности, электрических импульсов и звука. Электрические катушки внутри камеры создавали магнитное поле, которым исследователи могли управлять.
Для эксперимента команда изучила 34 человека, которые носили специальное устройство, отслеживающее их мозговые волны. Каждый из испытуемых сидел в полной темноте в течение часа, пока исследователи вращали вокруг них искусственное магнитное поле в поисках признаков того, что мозг обнаружил движения.
Экспериментаторы зафиксировали провалы амплитуды альфа-волн мозга у трети участников. Провалы были наиболее выражены с 25-процентным изменением амплитуды, когда магнитное поле перед испытуемым было направлено на север и качалось с северо-востока на северо-запад против часовой стрелки. Люди как будто не реагировали на магнитные поля, направленные на юг. Спустя несколько недель четыре участника были повторно протестированы с теми же результатами.
Дворский сообщает, что, как правило, альфа-волны мозга генерируются нейронами, когда они не обрабатывают какую-либо сенсорную информацию.Мозговые волны имеют тенденцию уменьшаться, когда вводится какой-либо стимул. Таким образом, падение альфа-волн указывает на то, что мозг может обрабатывать какую-то информацию от магнитных полей.
Эксперт по магниторецепции Питер Хор из Оксфордского университета, изучающий навигацию у птиц, сообщил Марии Темминг в Science News , что результаты кажутся правдоподобными. Но им нужно повторение, в том числе аналогичный эксперимент в Южном полушарии, прежде чем он будет полностью убежден.
«Интересно думать, что у нас есть ощущение, которое мы не осознаем, — говорит Хор, не участвовавший в исследовании, — [Но] экстраординарные заявления нуждаются в экстраординарных доказательствах, и в данном случае, что включает в себя возможность воспроизвести его в другой лаборатории».
Но не все думают, что альфа-волны указывают на какой-то необнаруженный смысл. «Если бы я… засунул голову в микроволновку и включил ее, я бы увидел, как это влияет на мои мозговые волны», — говорит Торстен Ритц, биофизик из Калифорнийского университета в Ирвине, не участвовавший в исследовании, в интервью Келли Сервик. Наука .«Это не значит, что у нас есть микроволновое чутье».
Маргарет Ахмад, биолог из Сорбоннского университета во Франции, рассказала Сервику, что известно, что магнитные поля воздействуют на клетки человека и млекопитающих в чашке.
«Меня не удивляет такой эффект, — говорит Ахмад, не участвовавший в исследовании. «В клетке есть что-то, что меняется в присутствии магнитного поля. Мы наблюдаем этот эффект в эмбриональных клетках почек человека; вы меня не убедите, что воздействие на клетки мозга имеет большее или меньшее значение.
Киршвинк, например, считает, что эти данные являются первым признаком магниторецепции. «Аристотель описал пять основных чувств, включая зрение, слух, вкус, обоняние и осязание», — говорит он в пресс-релизе. «Однако он не учел гравитацию, температуру, боль, равновесие и ряд других внутренних раздражителей, которые, как мы теперь знаем, являются частью нервной системы человека. Наши предки-животные утверждают, что датчики геомагнитного поля также должны быть там, представляя не шестое чувство, а, возможно, 10-е или 11-е человеческое чувство, которое предстоит открыть.
В статье на The Conversation , он и его соавторы говорят, что есть много вопросов, которые поднимает исследование, в том числе, имеют ли люди со слабой или сильной реакцией на магнитные поля разные навигационные способности, можно ли людей обучить чувствовать магнитные поля и можно ли научить людей с сильной реакцией на поле натренировать его чувствовать.
Но это значит ставить телегу впереди лошади: критики говорят, что эти результаты необходимо проанализировать и воспроизвести, прежде чем мы даже приблизимся, скажем, к попытке обучить пилотов чувствовать истинный север — и, возможно, это даже не стоит затраченных усилий.Наша растущая зависимость от технологии GPS предполагает, что даже если мы сможем обнаруживать магнитные поля, немногие из нас откажутся от мобильных телефонов ради магнитной интуиции, если только она не поможет нам быстрее найти ближайший Starbucks.
Животные наука о планете Земля Геология Эволюция человека Новое исследование ЧувстваРекомендуемые видео
«Жужжание» волн человеческого мозга реагирует на изменения в магнитном поле
Существа, от мигрирующих угрей и других видов рыб до насекомых и птиц, используют магнитное поле Земли для навигации, иногда на многие тысячи миль.
Но до сих пор доказательств существования такого магнетического чувства у людей было мало. Теперь исследования показывают, что некоторые люди действительно воспринимают магнитные поля, хотя и бессознательно. В ответ на изменяющееся магнитное поле, так называемые альфа-мозговые волны, фоновый «гул» мозга у людей-добровольцев затихал, сообщили ученые вчера (18 марта) в eNeuro .
«Это первое очень четкое и убедительное доказательство способности человека обнаруживать и преобразовывать магнитное поле Земли», — говорит Эрик Варрант, нейроэтолог из Лундского университета в Швеции, который не участвовал в работе.«Это чрезвычайно тщательно контролируется», — отмечает Уоррант, поскольку авторы методично отслеживали смешанные эффекты и потенциальные источники артефактов.
В прошлом исследователи искали магниторецепцию у людей, сосредотачиваясь на поведении людей. Например, одна группа в 1980-х годах сообщила о магниторецепции человека в тестах людей с завязанными глазами, которые предположительно ориентировались на основе магнитного поля, но результаты никогда не были воспроизведены, говорит Майкл Винкльхофер, биофизик из Ольденбургского университета, который не участвовал в работе.
.
В новом исследовании ученые из Калифорнийского технологического института и их сотрудники вышли за рамки изучения поведения, используя ЭЭГ для наблюдения за реакцией мозга на изменение магнитного поля. Исследователи построили куб, который экранировал нежелательное электромагнитное излучение. Там участники исследования сидели одни в темноте и тишине в течение часа, надев ЭЭГ-шапочки, которые позволяли ученым подслушивать их мозг, когда они манипулировали магнитным полем в кубе.
Экспериментальные условия имитируют то, как человек обычно испытывает магнитное поле Земли, говорит Исаак Хилберн, исследователь Калифорнийского технологического института и один из авторов статьи.Лабораторное поле по силе было похоже на земное, и исследователи медленно перемещали его, чтобы смоделировать, как поле будет меняться при повороте головы.
«Если у нас его нет, нам нужно будет объяснить, почему мы его потеряли. . . . В этой конкретной газете мы говорим, что не потеряли ее».
— Джозеф Киршвинк, Калифорнийский технологический институт
Для некоторых паттернов движения магнитного поля исследователи заметили провал в амплитуде колебаний альфа-диапазона мозга их участников, или альфа-волн, которые имеют частоту примерно от 8 до 13. герц.Альфа-волны присутствуют всегда, но более выражены в состоянии покоя. «Вы можете думать об [альфа-волнах] как о мере того, насколько популяция нейронов в человеческом мозге вовлечена или не вовлечена в выполнение задач», — объясняет Хилберн.
Когда поле было ориентировано вниз и вращалось против часовой стрелки, ученые наблюдали значительное уменьшение амплитуды альфа-волн, когда они объединили данные от 26 субъектов для анализа. У некоторых людей амплитуда ритма их мозга падала на 60 процентов в течение сотен миллисекунд, прежде чем вернуться к норме.«Я был просто потрясен. Я не думал, что мы когда-нибудь найдем что-то настолько четкое, поддающееся количественной оценке и воспроизводимое», — говорит Хилберн, который признает, что в начале проекта он был несколько скептичен.
Соавтор исследования Джозеф Киршвинк, геобиолог из Калифорнийского технологического института, интерпретирует провал альфа-волн как то, что мозг «сходит с ума», осознав, что магнитное поле сдвинулось, а тело — нет. Но не все условия вызвали изменения.
Когда исследователи перемещали поле, когда оно было ориентировано вверх — в противоположную ориентацию, соответствующую северному полушарию, где проводились эксперименты, — они не наблюдали падения альфа-волн.Они также не видели ответа, когда поле было направлено вниз и вращалось по часовой стрелке. «Мы не знаем, почему это так», — говорит Винкльхофер, но отмечает, что, поскольку это движение не вызывает сдвига мозговых волн, как его противоположность, «вряд ли оно представляет собой артефакт», созданный электроникой.
Схема экспериментальной камеры (вверху) показывает, как доброволец садится и испытывает приложенное магнитное поле. Участник носит шапочку ЭЭГ, чтобы контролировать реакцию мозга (пример внизу).Глубокий синий цвет отражает сильное изменение активности альфа-волн, тогда как зеленый и желтый цвета — менее сильные изменения, что было обнаружено с помощью 64 электродов, расположенных поперек головы.
WANG, ET AL., ENEURO
«Смысл есть, — говорит Киршвинк. Вопрос в том, как это работает? «Для этого необходимы рецепторные клетки, скорее всего, с небольшими кристаллами магнетита, которые передают эту информацию в мозг», — говорит он. По словам авторов, поскольку полярность поля имела значение, результаты исключают другие механизмы, такие как электрическая индукция или так называемый квантовый компас, с помощью которых молекулы, возбуждаемые светом, взаимодействуют с магнитным полем Земли.
См. «Панолию чувств животных»
Это имеет смысл, поскольку магнитные сенсорные системы, по-видимому, есть практически у всех организмов, говорит Киршвинк. «Если у нас его нет, нам нужно будет объяснить, почему мы его потеряли. . . . В этой конкретной газете мы говорим, что не потеряли ее».
И, возможно, сегодня есть культуры, в которых люди не полностью утратили связь с магнето-чувством. И Винкльхофер, и Киршвинк указывают на аборигенов Австралии, которые известны своей способностью ориентироваться в пустыне и чей язык ссылается на стороны света (север, юг, восток и запад), а не на относительные (направо, налево, вперед и назад).
).«Было бы очень интересно, если бы эти культуры обладали магнетическим смыслом, который не был бы так глубоко спрятан», — говорит Винкльхофер, который в прошлом сотрудничал с Киршвинком.
Авторы признают, что их результаты будут спорными, особенно в области неврологии. Но именно поэтому другие независимые группы должны попытаться повторить их результаты, говорят они.
Чтобы избежать случайного выбора результатов, ученые автоматизировали рабочий процесс анализа данных.В качестве контроля ученые использовали фиктивные воздействия, в которых отсутствовало приложенное магнитное поле, но при этом электричество пропускалось через катушки, которые обычно генерируют поле, чтобы создавать любое тепло или шум, которые катушки обычно производят. Эти элементы управления не вызвали значительных изменений в альфа-волнах участников. «Что касается экспериментальной парадигмы, то это демонстрация строгости и экспериментальной ясности», — говорит Уоррант.
Более того, Киршвинк и его коллеги говорят, что они уже воспроизвели эффекты полевого зондирования с помощью аналогичных тестов с добровольцами в Японии и сообщат об этом в будущей статье.
Сейчас команда ищет контрольные поведенческие признаки, например, рефлекторные движения глаз, которые могут еще больше подтвердить, что люди чувствуют магнитное поле. «Если мы сможем найти что-то в этом роде, это, вероятно, выведет человеческую магниторецепцию на совершенно другой уровень», — говорит Конни Ван, один из авторов статьи и аспирант Калифорнийского технологического института в лаборатории Шинсуке Симодзе.
Предстоит еще много работы, чтобы исследовать магнитное чувство и выяснить его биологию. «Мне кажется, что это только верхушка айсберга», — говорит Киршвинк.Но его смысл в том, что «мозг развивался более полумиллиарда лет, чтобы извлекать информацию из магнитного поля, как и любая другая сенсорная система».
С.Х. Ван и др., «Преобразование геомагнитного поля, о чем свидетельствует активность альфа-диапазона в человеческом мозгу», eNeuro , doi:10.1523/ENEURO.0483-18.2019, 2019. 9 Humans.
— как и другие животные — могут ощущать магнитное поле Земли | Наука
Опубликованное сегодня исследование предлагает одно из лучших доказательств того, что люди, как и многие другие существа, могут ощущать магнитное поле Земли.Но это не решает других вопросов, которые крутились вокруг этой спорной идеи на протяжении десятилетий: если у нас действительно есть подсознательное магнетическое чувство, влияет ли оно на наше поведение? И возникает ли оно из-за минерала железа, находящегося в нашем мозгу, как считают авторы?
«Я думаю, что эта статья произведет настоящий фурор», — говорит Питер Хор, физик-химик из Оксфордского университета в Соединенном Королевстве. Но, добавляет он, «независимая репликация имеет решающее значение».
Различные виды — бактерии, улитки, лягушки, омары — обнаруживают магнитное поле Земли, а некоторые животные, такие как перелетные птицы, полагаются на него для навигации.Но проверить чувства на людях было сложно. Эксперименты 1970-х годов, когда участников с завязанными глазами просили указать в направлении света после того, как их развернули или увели далеко от дома, дали противоречивые результаты.
Биофизик Джо Киршвинк из Калифорнийского технологического института (Калифорнийский технологический институт) в Пасадене — ветеран поисков. Используя электроэнцефалографию (ЭЭГ), его команда записала активность мозга с электродов на голове, чтобы найти какую-то реакцию на изменения в строго контролируемом магнитном поле, равном по силе земному.
В ходе эксперимента каждый из 34 участников спокойно сидел в темном алюминиевом ящике, который защищал их от электромагнитных помех, таких как радиоволны. Изменяя поток электрического тока через катушки, выстилающие коробку, исследователи создали магнитное поле с крутым нисходящим уклоном, подобно собственному полю Земли в средних широтах северного полушария. Затем они вращали поле, как это произошло бы, если бы человек повернул голову.
В исследовании ЭЭГ с другим дизайном, опубликованном в 2002 году, другим исследователям не удалось обнаружить какой-либо реакции мозга на изменение поля.Киршвинк говорит, что методы анализа данных, использовавшиеся в то время, не были достаточно мощными, чтобы обнаружить эффект.
Новое исследование, опубликованное в журнале eNeuro , показало, что вращающееся поле иногда вызывало заметное падение волн α-частоты, что типично для бодрствующего, но находящегося в покое мозга. «Многие исследования ЭЭГ используют α для отслеживания реакции на визуальную информацию», — говорит Мэри Маклин, нейробиолог из Калифорнийского университета (UC) в Санта-Барбаре, которая не участвовала в работе. Изменение α, говорит она, «обычно является хорошим показателем того, в какой степени люди вовлечены в сенсорную обработку.«
Эффект проявился менее чем у трети участников, что может указывать на то, что генетические факторы или прошлый опыт влияют на чувствительность человека к магнитному полю», — говорит когнитивный нейробиолог Шинсуке Шимодзё, еще один член команды Калифорнийского технологического института. регистрируется только при вращении поля против часовой стрелки.
«То, что они показывают, очень интересно и кажется надежным», — говорит Стюарт Гилдер, геофизик из Университета Людвига-Максимилиана в Мюнхене, Германия.
Но результаты требуют дополнительных тестов, таких как измерение того, как различные силы поля и скорости вращения влияют на активность мозга, добавляет он.
«Меня не удивляет такой эффект», — говорит Маргарет Ахмад, биолог из Сорбоннского университета в Париже, которая отмечает, что магнитные поля, как известно, воздействуют на клетки человека и других млекопитающих в чашке. «В клетке есть что-то, что меняется в присутствии магнитного поля», — говорит она. «Мы наблюдаем этот эффект в клетках почек эмбриона человека; вы не собираетесь меня убеждать, что эффект в клетках мозга имеет какое-то большее или меньшее значение.”
Команда Калифорнийского технологического института все еще далека от объяснения того, как возможна магниторецепция , говорят ученые. “Я убежден, что что-то в мозгу определенным образом реагирует на магнитное поле”, – говорит Маклин. понятия не имею… что это за механизм на самом деле.”
Механизм магниторецепции установлен только для определенных бактерий, которые содержат кристаллы магнетита, которые совпадают с магнитным полем Земли.
Клювы птиц и морды рыб также содержат магнетит, как и человеческий мозг.Гилдер и его коллеги недавно обнаружили, что она больше всего сконцентрирована в нижних, эволюционно древних областях — стволе мозга и мозжечке. Но никто не идентифицировал предполагаемые сенсорные клетки, содержащие магнетит.
Другие группы предполагают, что белок в сетчатке под названием криптохром, который воспринимает входящий свет, также реагирует на магнитные поля. Но команда Киршвинка утверждает, что ее новые результаты склоняют чашу весов в пользу магнетита. Когда они перевернули свое магнитное поле так, чтобы оно было направлено вверх, его вращение больше не вызывало изменений в активности мозга.Магнетит, как игла компаса, реагирует на направление поля, тогда как криптохром точно так же реагирует на поля с противоположной полярностью.
«Если результаты верны, я думаю, это исключает криптохром как источник этих эффектов у людей», — говорит Хор, хотя он может играть роль у других животных.
Но является ли само по себе изменение мозговых волн свидетельством «чувства»? Некоторые не убеждены.
«Если бы я… засунул голову в микроволновку и включил ее, я бы увидел воздействие на мои мозговые волны», — говорит Торстен Ритц, биофизик из Калифорнийского университета в Ирвайне.«Это не значит, что у нас есть микроволновое чутье».
Более убедительными были бы доказательства того, что мозг действительно обрабатывает магнитную информацию таким образом, что это влияет на поведение, говорит Ритц. Он заинтригован исследованием южнокорейской исследовательской группы, опубликованным в прошлом месяце в журнале PLOS ONE , в котором было обнаружено, что в отсутствие зрительных или слуховых сигналов мужчины, голодавшие около 20 часов, иногда могли ориентироваться в определенном направлении. они ранее ассоциировались с едой.
Команда Киршвинка проводит эксперименты, направленные на выявление тонких следствий магнитного чувства — например, манипулирование магнитным полем, чтобы сместить наилучшее предположение человека относительно стороны света.«Это действительно сверхтвердо установило бы, что у людей есть полноценная магнитосенсорная система», — говорит аспирантка нейробиологии Калифорнийского технологического института Конни Ванг, которая является первым автором новой статьи.
Команда также хочет проверить, могут ли тщательные тренировки вызвать в сознании магнитные ощущения.
Если люди действительно используют датчик на основе магнетита, есть и другие проблемы, которые нужно изучить, говорит Киршвинк, например, могут ли магниты в авиационных гарнитурах ухудшить чувство направления у пилотов, и может ли сильное магнитное поле, создаваемое аппаратами МРТ, каким-то образом изменить наш магнетит.
Три года назад Киршвинк сделал предварительный обзор этих результатов на собрании Королевского института навигации Соединенного Королевства, которое собирается каждые 3 года в Эгаме. 12 апреля на следующем собрании общества он выйдет на сцену, чтобы защитить свои идеи перед аудиторией скептиков, имея в руках данные. «У нас будет веселая сессия», — говорит он.
Учёный Maverick считает, что открыл у людей шестое магнитное чувство | Наука
Птицы делают это.Пчелы делают это. Но человек, стоящий здесь в толстовке с капюшоном, может ли он это сделать? Джо Киршвинк полон решимости выяснить это.
На протяжении десятилетий он показывал, как живые существа в животном мире ориентируются, используя магниторецепцию или ощущение магнитного поля Земли. Теперь геофизик из Калифорнийского технологического института (Калифорнийский технологический институт) в Пасадене тестирует людей, чтобы увидеть, есть ли у них это подсознательное шестое чувство. Киршвинк уверен, что да. Но он должен это доказать.
Он достает свой iPhone и машет им Кейсуке Мацуде, аспиранту нейроинженерного факультета Токийского университета.В этот октябрьский день он стал подопытным кроликом Киршвинка. Приложение магнитометра на телефоне обнаружит магнитную пыль на Мацуде или любые скрытые магниты, которые могут помешать эксперименту. «Я хочу убедиться, что у нас нет мошенников», — шутит Киршвинк.
Они находятся на двух этажах под землей в Калифорнийском технологическом институте, в чистой комнате с магнитно-экранированными стенами. В углу пульсирует и шипит насос с жидким гелием, охлаждая сверхпроводящий прибор, который Киршвинк использовал для измерения крошечных магнитных полей во всем, от птичьих клювов до марсианских метеоритов.
На лабораторном столе лежат ножи, сделанные из керамики и пропитанные кислотой для устранения магнитного загрязнения, которыми он разрезал человеческий мозг в поисках магнитных частиц. Мацуда выглядит немного нервным, но под нож он не пойдет. С помощью шприца техник вводит гель-электролит в кожу головы Мацуды через тюбетейку, утыканную электродами. Он вот-вот подвергнется воздействию специальных магнитных полей, генерируемых набором электрических катушек, в то время как аппарат электроэнцефалограммы (ЭЭГ) записывает его мозговые волны.
На протяжении большей части 20-го века исследования магниторецепции казались такими же сомнительными, как исследования биолокации или телепатии. Тем не менее, в настоящее время общепризнанный факт, что многие животные ощущают постоянно включенное, едва заметное магнитное поле Земли. В списке преобладают птицы, рыбы и другие мигрирующие животные; для них имеет смысл иметь встроенный компас для путешествий по миру. В последние годы исследователи обнаружили, что разумом обладают менее быстрые существа — омары, черви, улитки, лягушки, тритоны.
Млекопитающие, кажется, тоже реагируют на поле Земли: в экспериментах лесные мыши и слепыши используют силовые линии магнитного поля для размещения своих гнезд; крупный рогатый скот и олени ориентируют свое тело вдоль них при выпасе; и собаки указывают себя на север или юг, когда они мочатся или испражняются.
Игра на поле
Магнитное полеЗемли, создаваемое ее жидким внешним ядром, похоже на поле гигантского внеосевого стержневого магнита. Его сила колеблется от 25 микротесла (мкТл) вблизи экватора до 60 мкТл на полюсах.Это слабо: поле МРТ более чем в 100 000 раз сильнее.
Г. Груйон/ Наука
Растущее количество научных доказательств магниторецепции в основном связано с поведением, основанным, например, на моделях движения или на тестах, показывающих, что нарушение или изменение магнитных полей может изменить привычки животных. Ученым известно, что животные могут ощущать поля, но они не знают, как это сделать на клеточном и нервном уровне. «Граница находится в биологии — как мозг на самом деле использует эту информацию», — говорит Дэвид Дикман, нейробиолог из Медицинского колледжа Бэйлора в Хьюстоне, штат Техас, который в статье Science 2012 года показал, что определенные нейроны во внутреннем ухе голубей так или иначе вовлечены, стреляя в ответ на направление, полярность и интенсивность магнитных полей.
Поиск магниторецепторов, ответственных за срабатывание этих нейронов, был похож на поиск магнитной иглы в стоге сена. Нет очевидного органа чувств для вскрытия; магнитные поля все время незаметно пронизывают все тело. «Рецепторы могут быть в вашем левом пальце ноги», — говорит Киршвинк.
Ученые выдвинули две конкурирующие идеи о том, чем они могут быть. Во-первых, магнитные поля запускают квантово-химические реакции в белках, называемых криптохромами. Криптохромы были обнаружены в сетчатке, но никто не определил, как они могут контролировать нервные пути.Другая теория, которую поддерживает Киршвинк, предполагает, что миниатюрные стрелки компаса находятся внутри рецепторных клеток либо возле тройничного нерва за носом животных, либо во внутреннем ухе. Иглы, предположительно состоящие из сильно магнитного минерала железа, называемого магнетитом, каким-то образом открывали или закрывали нервные пути.
Такие же магниторецепторы-кандидаты обнаружены у людей. Значит, у нас тоже есть магнетическое чувство? «Возможно, мы потеряли его вместе с нашей цивилизацией», — говорит Михаэль Винкльхофер, биофизик из Ольденбургского университета в Германии.
Или, как думает Киршвинк, возможно, мы сохраняем его остаток, как крылья страуса.
Киршвинк специализируется на измерении остаточных магнитных полей в горных породах, которые могут указать широту, на которой образовалась горная порода, миллионы или миллиарды лет назад, и могут проследить ее тектонические блуждания. Эта техника привела его к мощным, влиятельным идеям. В 1992 году он собрал доказательства того, что ледники почти покрыли земной шар более 650 миллионов лет назад, и предположил, что их последующее отступление от «Земли-снежка» (термин, который он придумал) вызвало эволюционный тотализатор, который стал кембрийским взрывом 540 миллионов лет назад. .В 1997 году он разработал провокационное объяснение аномально быстрого дрейфа континентальных плит примерно в то же время, что и кембрийский взрыв: ось вращения Земли отклонилась на целых 90°, предположил Киршвинк. Климатические разрушения, вызванные этим внезапным с геологической точки зрения событием, также должны были стимулировать биологические инновации, наблюдаемые в кембрии.
И он занимал видное место среди группы ученых, которые в 1990-х и 2000-х годах утверждали, что магнитные кристаллы в знаменитом марсианском метеорите Allan Hills 84001 являются окаменевшими признаками жизни на Красной планете.Хотя значение Allan Hills 84001 остается спорным, идея о том, что жизнь оставляет после себя магнитофоссилии, является активной областью исследований на Земле.
«Он не боится рисковать», — говорит Кеннет Ломанн, нейробиолог, изучающий магниторецепцию у омаров и морских черепах в Университете Северной Каролины в Чапел-Хилл. «В чем-то он был прав, а в чем-то нет».
.Это часть нашей эволюционной истории. Магниторецепция может быть первичным чувством.
Джо Киршвинк, геофизик Калифорнийского технологического института в Пасадене
В подтверждение своей гипотезы Киршвинк собрал камни со всего мира: Южной Африки, Китая, Марокко и Австралии. Но поиски магнитов в животных и людях в его лаборатории без окон в подвальном помещении остались постоянной навязчивой идеей.
Просто спросите его первенца, который прибыл в 1984 году, когда Киршвинк и его жена, Ацуко Кобаяси, японский структурный биолог, опубликовали открытие магнетита в ткани носовых пазух желтоперого тунца.По предложению Киршвинка его назвали Джисеки: магнитный камень или магнетит.
Киршвинк, 62 года, никогда не мог сделать выбор между геологией и биологией. Он помнит тот день в 1972 году, когда, будучи студентом Калифорнийского технологического института, он понял, что эти два понятия взаимосвязаны. Профессор держал язычковую пластину хитона, разновидности моллюска, и перетаскивал ее с помощью стержневого магнита. Его зубы были покрыты магнетитом. «Это меня поразило», — вспоминает Киршвинк, который до сих пор держит язычок на своем столе. «Магнетит — это обычно то, что геологи ожидают в магматических породах.Обнаружить его у животного — биохимическая аномалия».
В течение многих лет ученые считали, что хитоны превратились в способ синтеза магнетита просто потому, что твердый минерал делает зубы крепкими.
Но в 1975 году Ричард Блейкмор из Океанографического института Вудс-Хоул в Массачусетсе предположил, что у некоторых бактерий магнетит является магнитным сенсором. Изучая бактерии из болотных илов Кейп-Кода, Блейкмор обнаружил, что, когда он перемещал небольшой магнит вокруг предметных стекол, бактерии устремлялись к магниту.Присмотревшись, он обнаружил, что микробы содержат цепочки кристаллов магнетита, которые заставляют клетки выравниваться с линиями собственного магнитного поля Земли, которые в Массачусетсе погружаются в землю под углом 70° к Северному полюсу. Многие бактерии случайным образом ищут правильный баланс кислорода и питательных веществ, используя движение, называемое «кувыркаться и бежать». Но как стрелки компаса, бактерии Блейкмора отличали ил вверху от ила внизу. Они могли более эффективно скользить по этому склону и плыли по нему вниз всякий раз, когда грязь была нарушена.Эти бактериальные магниторецепторы до сих пор являются единственными, которые ученые окончательно обнаружили и изучили.
Для Киршвинка их присутствие указывает на то, что магниторецепция является древней, возможно, предшествовавшей первым эукариотическим клеткам Земли, которые, как считается, развились почти 2 миллиарда лет назад после того, как клетка-хозяин захватила свободноживущие бактерии, которые стали митохондриями клетки, производящими энергию. «Я предполагаю, что исходными митохондриями были магнитные бактерии», — говорит Киршвинк, что может означать, что все эукариоты обладают потенциальным магнитным чутьем.
Читая о работе Блейкмора, Киршвинк задался вопросом, в каком направлении магнитные бактерии плывут в Южном полушарии: на север, как микробы из Массачусетса, или на юг, к своему полюсу, или в каком-то другом направлении? Он полетел в Австралию, чтобы искать в руслах рек антиподы Блейкмора. Их было больше всего в пруду для очистки сточных вод недалеко от Канберры. «Я просто взял с собой магнит и ручную линзу», — говорит он. «Они повсюду». И действительно, они поплыли к Южному полюсу.
Они развили направленные на юг цепочки магнетита.
К тому времени Киршвинк был постдоком в Принстонском университете, работая с биологом Джеймсом Гулдом. Он также прошел пищевую цепочку животных. В 1978 году он и Гулд обнаружили магнетит в брюшках медоносных пчел. Затем, в 1979 году, в головах голубей. Без ведома Киршвинка, через Атлантический океан молодой, харизматичный биолог из Манчестерского университета, Великобритания, по имени Робин Бейкер нацелился на магнитные способности более крупных и сложных животных: британских студентов.В серии экспериментов он собирал студентов с завязанными глазами из «домашней» точки в микроавтобус шерпов, вел их по извилистому маршруту в сельскую местность и спрашивал у них направление дома по компасу. В журнале «Science» в 1980 году Бейкер сообщил нечто сверхъестественное: студенты почти всегда могли указывать в квадранте дома. Когда они носили стержневой магнит в резинке повязки для глаз, это умение указывать было нарушено, в то время как у контрольной группы, носившей латунный стержень, все еще было то, что казалось магнитным чувством.
В более поздних версиях Бейкер утверждал, что обнаружил человеческое чувство компаса в экспериментах с «прогулками», в которых испытуемые указывали домой после того, как их вели по извилистому маршруту; и эксперименты со стульями, в которых их просили указать стороны света после того, как их развернули. Бейкер проводил некоторые из своих экспериментов в прямом эфире, а некоторые из своих результатов он объявлял перед рецензированием в книгах и научно-популярных журналах — склонность к драматизму вызывала раздражение у других ученых.
В электронном письме Бейкер говорит, что между его U.С. аналоги. Киршвинк и Гулд были среди скептиков. В 1981 году они пригласили Бейкера в Принстон, чтобы получить возможность провести эксперименты, одну остановку во время воспроизводимого тура по нескольким кампусам США на северо-востоке. В Принстоне и других местах попытки воспроизвести не увенчались успехом. После того, как Бейкер заявил в статье Nature 1983 года, что кости человеческих пазух являются магнитными, Киршвинк показал, что результаты были вызваны загрязнением.
В 1985 году Киршвинку не удалось воспроизвести версию эксперимента со стулом.
Хотя эксперименты в Манчестере омрачили человеческую магниторецепцию, Киршвинк незаметно взял на себя мантию Бейкера, параллельно проводя эксперименты на людях в течение 30 лет. Он никогда не отказывался от того, чтобы прогонять студентов через перчатку магнитных катушек и экспериментальных протоколов. «Раздражает то, что [наши] эксперименты не были отрицательными», — говорит он. «Но изо дня в день мы не могли их воспроизвести».
Теперь, с грантом в размере 900 000 долларов США от Научной программы Human Frontier, Киршвинк; Шинсуке Шимодзё, психофизик из Калифорнийского технологического института и эксперт по ЭЭГ; и Аюму Матани, нейроинженер из Токийского университета, делают все возможное, чтобы проверить заявления Бейкера.
Бейкер находит иронией то, что его бывший антагонист теперь возглавляет борьбу за магниторецепцию человека. «Джо, вероятно, находится в лучшем положении для этого, чем большинство», — пишет он.
Что касается того, считает ли он, что его результаты все еще указывают на что-то реальное, Бейкер говорит, что «у меня нет ни тени сомнения: люди могут обнаруживать и использовать магнитное поле Земли».
Центр притяжения
Исследователи проверяют людей на подсознательное магнитное чувство, помещая их в темный металлический ящик и применяя магнитные поля.
К. Бикель/ Наука
По соседству с лабораторией магнетизма Киршвинка находится комната, где он тестирует своих людей. В нем находится коробка из тонкого алюминиевого сайдинга, известная как клетка Фарадея, достаточно большая, чтобы вместить испытуемого. Его роль состоит в том, чтобы отфильтровывать электромагнитные помехи от компьютеров, лифтов и даже радиопередач, которые могут помешать эксперименту. «Клетка Фарадея — это ключ», — говорит Киршвинк. «Только в последние несколько лет, после того, как мы вставили проклятый экран Фарадея, мы сказали: «Подождите минутку.'”
Киршвинк добавил его после того, как эксперимент, проведенный одним из коллег Винкльхофера из Ольденбурга, Хенриком Моуритсеном, показал, что электромагнитный шум препятствует магнитной ориентации европейских малиновок.
Блуждающие поля, вероятно, повлияют на любой человеческий компас, говорит Киршвинк, и шум наиболее разрушительный в диапазоне, который перекрывается с AM-радиопередачами. Это могло бы объяснить, почему эксперименты Бейкера увенчались успехом в Манчестере, где в то время не было мощных АМ-радиостанций. У.С. Северо-Восток, однако, сделал это, что может объяснить, почему ученые не смогли воспроизвести результаты.
В текущей установке клетка Фарадея облицована квадратами проволочных катушек, называемых катушками Мерритта. Электричество, проходящее через катушки, создает однородное магнитное поле, проходящее через центр коробки. Поскольку катушки расположены в трех перпендикулярных направлениях, экспериментаторы могут контролировать ориентацию поля. Феррозондовый магнитометр для проверки напряженности поля висит над деревянным стулом, все железосодержащие детали которого заменены немагнитными латунными винтами и алюминиевыми скобами.
Идея Киршвинка, Шимоджо и Матани состоит в том, чтобы применить вращающееся магнитное поле, по силе близкое к земному, и проверить записи ЭЭГ на предмет реакции мозга.
Обнаружение одного из них не выявило бы самих магниторецепторов, но доказало бы, что такое чувство существует, без необходимости интерпретировать часто неоднозначное человеческое поведение. «Это действительно фантастическая идея, — говорит Винклхофер. «Мне интересно, почему никто не пробовал это раньше».
Эксперименты начались в конце 2014 года. Киршвинк был испытуемым №1.1. № 19 — Мацуда, предоставленный лабораторией Матани, которая повторяет эксперимент в Токио с аналогичной установкой. Мацуда подписывает форму согласия, и техник ведет его в коробку, которая несет провода ЭЭГ, как шлейф свадебной фаты. — Мы готовы начать? — спрашивает техник после подключения электродов. Мацуда мрачно кивает. — Хорошо, я закрою коробку. Он опускает алюминиевую заслонку, выключает свет и закрывает дверь. В коробку звучит гнусавый скрипучий голос Киршвинка.«Не засыпай, — говорит он.
Мацуда будет лежать в коробке в течение часа в полной темноте, пока автоматизированная программа проводит восемь различных тестов.
В половине из них магнитное поле, примерно такое же сильное, как у Земли, медленно вращается вокруг головы субъекта. В других катушки Мерритта настроены так, чтобы нейтрализовать индуцированное поле, так что работает только естественный магнетизм Земли. Эти тесты рандомизированы, так что ни экспериментатор, ни испытуемый не знают, что есть что.
Каждые несколько лет Королевский институт навигации (RIN) в Соединенном Королевстве проводит конференцию, на которую съезжаются почти все исследователи в области навигации животных.На конференциях прошлых лет обсуждалась навигация по солнцу, луне или звездам — или по звуку и запаху. Но на встрече этого года, состоявшейся в апреле в Ройал Холлоуэй Лондонского университета, на повестке дня доминировала магниторецепция. Были представлены доказательства магниторецепции у тараканов и ядовитых лягушек. Питер Хор, физик-химик из Оксфордского университета в Соединенном Королевстве, представил работу, показывающую, как квантовое поведение криптохромной системы может сделать ее более точной, чем предполагали лабораторные эксперименты.
Джан Се, биофизик из Пекинского университета, настаивал на своем спорном заявлении о том, что в сетчатке дрозофилы он обнаружил комплекс структур магнитного железа, окруженных криптохромными белками, которые были долгожданным магниторецептором.
Затем, в последнем выступлении первого дня, Киршвинк поднялся на трибуну, чтобы сообщить свои потенциально новаторские новости. Это была небольшая выборка — всего две дюжины людей, — но его подвальное устройство дало стабильный, повторяемый эффект.Когда магнитное поле вращалось против часовой стрелки (что эквивалентно субъекту, смотрящему вправо), наблюдалось резкое падение α-волн. Подавление α-волн в мире ЭЭГ связано с обработкой информации в мозгу: набор нейронов активировался в ответ на магнитное поле, единственную изменяющуюся переменную. Нейронный ответ был задержан на несколько сотен миллисекунд, и Киршвинк говорит, что задержка предполагает активную реакцию мозга. Магнитное поле может индуцировать электрические токи в мозгу, которые могут имитировать сигнал ЭЭГ, но они проявляются немедленно.
Киршвинк также обнаружил сигнал, когда приложенное поле отклонялось от пола, как будто субъект смотрел вверх. Он не понимает, почему сигнал волны α возник с изменениями вверх-вниз и против часовой стрелки, а не наоборот, хотя и воспринимает это как признак полярности магнитного компаса человека. «Мое выступление прошло *действительно* хорошо», — радостно написал он впоследствии в электронном письме. «Попался. У людей функционируют магниторецепторы».
Другие участники разговора ответили сдержанно: удивительно, если это правда.«Это то, что трудно оценить по 12-минутному разговору», — говорит Ломанн. «Дьявол всегда кроется в деталях». Хор говорит: «Джо очень умный человек и очень осторожный экспериментатор. Он бы не стал говорить об этом в RIN, если бы не был достаточно уверен в своей правоте. И этого нельзя сказать о каждом ученом в этой области». .”
Два месяца спустя, в июне, Киршвинк находится в Японии, обрабатывая данные и выясняя экспериментальные различия с группой Матани.
«Алиса в стране чудес, в кроличьей норе — вот на что это похоже», — говорит он.Матани использует аналогичную экранированную установку, за исключением того, что его клетка и катушки меньше — достаточно большие, чтобы охватить головы субъектов, которые должны лежать на спине. Тем не менее, эта команда тоже начинает видеть повторяющиеся эффекты ЭЭГ. «Это абсолютно воспроизводимо даже в Токио», — говорит Киршвинк. «Двери открываются».
Поиски всей жизни Киршвинка, кажется, находятся на пороге завершения, но это также похоже на начало. Коллега из Новой Зеландии говорит, что готов повторить эксперимент в Южном полушарии, и Киршвинк хочет денег на передвижную клетку Фарадея, которую он мог бы взять с собой на магнитный экватор.Есть работы, которые нужно написать, и новые предметы, которые нужно набрать. Точно так же, как результаты Бейкера рикошетом отражались в исследовательском сообществе в течение многих лет, Киршвинк знает, что путь к принятию его идеи долог и тернист.
Но он наслаждается мыслью показать раз и навсегда, что есть что-то, что связывает iPhone в его кармане — электромагнитные законы, которые управляют устройствами и определяют современность, — с чем-то глубоко внутри него и древом жизни.
«Это часть нашей эволюционной истории.Магниторецепция может быть первичным чувством».
Шестое чувство: могут ли люди обнаружить магнитное поле Земли? | Наука
Плодовые мушки делают это. Крошечные северные каменки делают это. Даже лосось в море делает это. Все ориентируются, используя магнитное поле Земли.
На самом деле сотни животных мигрируют таким образом, некоторые на большие расстояния. Но один вид всегда был исключен из этого электромагнитного клуба ориентирования: Homo sapiens . Исследователи настаивают на том, что у мужчин и женщин нет никаких доказательств наличия внутренних компасов.
Но теперь эта точка зрения подвергается сомнению. В статье в журнале eNeuro ученые из Калифорнийского технологического института сообщают о доказательствах того, что мозг мужчин и женщин реагирует на изменения магнитных полей, и эти чередования могут позволить им отличать север от юга и ориентироваться без компаса.
«Мы нашли доказательство того, что люди обладают четким шестым чувством — магнетизмом», — сказал руководитель проекта профессор Джозеф Киршвинк.
«Эта сенсорная модальность реальна.Например, это может объяснить, почему у одних людей лучше развито чувство направления, чем у других. Возможно, однажды даже удастся восстановить нашу наследственную способность использовать магнитные поля для навигации».
Однако утверждения противоречивы. Другие исследователи говорят, что эксперименты Киршвинка, возможно, показали, что мозг реагирует на изменения в магнитных полях, но это не означает, что они отражают действия внутреннего магнитного чувства. «Если бы я засунул голову в микроволновую печь и включил ее, я бы увидел воздействие на мои мозговые волны», — сказал биофизик Торстен Ритц из Калифорнийского университета в Ирвине журналу Science .«Это не значит, что у меня есть микроволновое чутье».
Это спорный вопрос, и 12 апреля он будет обсуждаться на конференции по миграции животных, проводимой Королевским институтом навигации в Эгаме, недалеко от Лондона. Киршвинк будет присутствовать. «Я ожидаю, что полетят искры», — сказал он Observer .
В своих экспериментах Киршвинк, работая с коллегами из США и Японии, помещал добровольцев в шестигранные алюминиевые клетки, которые могли защитить их от магнитного поля Земли.Мозговые волны участников измерялись, в то время как внутри клеток искусственно индуцировались различные магнитные поля.
Всего в эксперименте приняли участие 34 мужчины и женщины, и команда обнаружила, что определенные ориентации, которые они индуцировали в магнитных полях, приводили к значительному падению альфа-волн их мозга. Такие изменения обычно происходят, когда мозг обрабатывает информацию. «По сути, их мозг сходил с ума в ответ на изменения магнитных полей», — сказал Киршвинк.
Другие ученые более осторожны.«Это очень интересное исследование, но его необходимо воспроизвести, прежде чем мы сможем подумать о подтверждении утверждений о том, что люди могут обнаруживать и использовать магнитные поля», — сказал профессор Питер Хор из Оксфордского университета.
Кроме того, результаты, полученные добровольцами Киршвинка, скромны по сравнению с реакциями на магнитные поля, полученными другими видами, такими как северная каменка, которая регулярно путешествует с Аляски в Кению, преодолевая обратно около 19 000 миль.
Аборигены до сих пор используют географические языки.Они говорят о том, чтобы смотреть в направлении на северПрофессор Джозеф Киршвинк
«Мы изучали северных каменок в лаборатории и знаем, что они реагируют на изменения в магнитных полях, поэтому трудно не поверить, что они делают то же самое в дикой природе», — добавил Хор, который также будет присутствовать на встрече на этой неделе. «Конечно, когда они приближаются к месту назначения, они, вероятно, используют другие чувства и сигналы: обоняние, солнце и звезды, например. Тем не менее ясно, что северная каменка обладает замечательной способностью обнаруживать магнитные поля.
Что касается механизма, используемого каменками для навигации, Хор сказал, что, по его мнению, птицы использовали светочувствительные молекулы, которые могут быть превращены в одно из двух различных химических состояний в зависимости от направления магнитного поля, подобного земному. «Эти химические вещества, называемые криптохромами, находятся в сетчатке глаз птиц и действуют как внутренние компасы», — сказал Хор.
Киршвинк придерживается другого мнения. Он говорит, что его исследование указывает на альтернативное объяснение: существование особых клеток, содержащих кристаллы на основе железа.Они вращаются, как стрелка компаса, открывая или закрывая поры в клетках и изменяя сигналы, посылаемые в мозг. «Они должны быть там», — говорит он.
Что касается того, почему мы не видим людей, использующих внутренние компасы для навигации сегодня, то современная жизнь, возможно, уничтожила их относительно слабую работу у людей, утверждается.
Например, Киршвинк указывает на исследования азиатских и австралийцев, говорящих на языках, принципиально отличных от европейских языков.Эти различия могут повлиять на нашу способность реагировать на слабые сигналы наших «внутренних компасов».
«У этих людей нет слов «спереди», «сзади» или «справа». Вместо этого они говорят о том, чтобы смотреть в направлении на север или поворачивать на восток. Это географические языки, и на них до сих пор говорят коренные народы».
Такие языки лучше подходят для реагирования на внутренние компасы, добавил Киршвинк, и помогают мужчинам и женщинам думать так, чтобы они настраивались на свои врожденные способности ориентироваться.«Европейские языки, которые имеют эгоцентрическую систему отсчета, теперь могут блокировать нашу способность использовать наш мозг таким образом», — добавил он.
Полярное положение: человеческое тело может воспринимать магнитное поле Земли | Science
Похоже, что Люди Икс могут похвастаться силой, но исследователи говорят, что люди могут улавливать магнитное поле Земли.
Многие животные, от голубей до черепах, используют его для навигации, а исследования показали, что крупный рогатый скот предпочитает ориентироваться в поле, когда стоит, ну, в поле.Даже собаки используют его, хотя и при дефекации.
Но пока продолжаются споры о механизмах, лежащих в основе таких явлений, остается неясным, обладают ли люди способностью магниторецепции. Теперь ученые говорят, что есть признаки того, что мы делаем.
«Мы как вид не утратили магнитно-сенсорную систему, которая была у наших предков [миллионы лет назад]», — сказал профессор Джозеф Киршвинк, руководитель исследования из Калифорнийского технологического института. «Мы являемся частью магнитной биосферы Земли.
В статье для журнала eNeuro Киршвинк и его коллеги из США и Японии описывают, как они сделали свое открытие, построив шестигранную клетку, стенки которой были сделаны из алюминия для защиты установки от электромагнитных помех. Эти стены также содержали катушки, через которые пропускались токи для создания магнитных полей примерно такой же силы, как у Земли.
Каждому участнику было предложено войти в клетку и сесть неподвижно на деревянный стул в темноте лицом прямо вперед на север.Во время эксперимента команда измеряла мозговые волны участника с помощью электроэнцефалограммы (ЭЭГ).
В одних экспериментах приложенные магнитные поля были зафиксированы в одном направлении, а в других – повернуты. В третьих машины включались, но магнитное поле не создавалось — это означало, что участник подвергался воздействию только естественного магнитного поля Земли.
Участник не знал, какой эксперимент проводится.
Результаты, полученные от 34 взрослых участников, показали, что определенные сценарии вызывали падение альфа-волн мозга участников — изменение, связанное с обработкой информации мозгом.Это происходило, если приложенное магнитное поле было направлено на север, а затем направлено вверх или вниз, или направлено вниз, указывая на север и вращаясь против часовой стрелки. Это похоже на то, как человек в северном полушарии кивает или поворачивает голову вправо соответственно.
Киршвинк сказал, что эти реакции сродни тому, что мозг «сходит с ума» — другими словами, он фиксирует неожиданные изменения в окружающей среде. По его словам, важно то, что это означает, что люди должны быть в состоянии обнаруживать такие изменения, хотя сила реакции сильно различалась среди участников.
Команда говорит, что эксперименты дают представление о том, как может выглядеть система магниторецепции человека, отмечая, что результаты исключают электрическую индукцию или просто артефакты в качестве объяснений.
Одной из возможных систем, которая обсуждается для других животных, особенно птиц, является «квантовый компас», основанный на молекулах с неспаренными электронами, которые реагируют на магнитное поле Земли. Это позволило бы животному сказать, движутся ли они к полюсу или экватору, но не к тому, направляются ли они на север или на юг.
Но авторы говорят, что новое исследование предполагает, что человеческая система может отличать север от юга, поддерживая альтернативный механизм, включающий специальные клетки, содержащие кристаллы на основе железа. Считается, что эти кристаллы вращаются подобно стрелке компаса, открывая или закрывая поры в клетках, тем самым влияя на сигналы, посылаемые в мозг.
«Мы специально предсказываем существование [этих клеток] — они должны быть там», — сказал Киршвинк. Поскольку все участники прибыли из северного полушария, предполагается, что их клетки могли настроиться на его магнитное поле — отсюда и способность различать полюса.
Команда говорит, что современная среда, вероятно, будет мешать этому «чувству», хотя пока нет никаких признаков того, что такая система связана с человеческим сознанием или что она влияет на наше поведение — хотя команда говорит, что это остается возможным, и планируют эксперименты, чтобы выяснить это.
Профессор Питер Хор, эксперт по магниторецепции из Оксфордского университета, приветствовал исследование, но сказал, что эксперименты необходимо повторить, в том числе на людях из южного полушария, чтобы подтвердить результаты.
Профессор Кеннет Ломанн, эксперт по магниторецепции из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилле, сказал, что исследование было захватывающим и провокационным. «Учитывая, что ряд других животных могут ощущать магнитное поле Земли, вполне возможно, что и люди тоже могут», — сказал он.
Однако он также призвал к осторожности. «Одно дело обнаружить тонкие изменения в активности мозга в ответ на слабое магнитное поле, и совсем другое — показать, что люди действительно обнаруживают и используют информацию о магнитном поле осмысленным образом.
”
Рубежи | Воздействие умеренного статического магнитного поля на нервные системы Возможна ли теоретически неинвазивная механическая стимуляция мозга?
Введение
Было показано, что статические магнитные поля оказывают воздействие на мозг человека (Oliviero et al., 2011; Roberts et al., 2011), и есть свидетельства их влияния на функцию нейронов у животных (Rosen and Lubowsky, 1987; McLean и др., 2008; Ву и Дикман, 2012; Агила и др., 2016). В частности, применение транскраниальной стимуляции статическим магнитным полем (tSMS) к прецентральной коре человека снижает возбудимость моторной коры (Oliviero et al., 2011; Силберт и др., 2013 г.; Нодзима и др., 2015 г.; Arias et al., 2017) и могут временно изменять внутрикорковую тормозную систему (Nojima et al., 2015; Dileone et al., 2018). Более того, применение tSMS в зрительной или теменной коре вызывает очаговое увеличение мощности альфа-колебаний, вызывая поведенческие последствия (Gonzalez-Rosa et al., 2015; Aguila et al.
, 2016; Carrasco-López et al., 2017). ).
Клетки мозга обладают электрическими свойствами, и связи между клетками мозга в значительной степени обусловлены электрической связью.Связь между магнитными полями и электричеством хорошо известна. Несмотря на ряд сообщений о возможности того, что статические магнитные поля могут мешать физиологическим функциям мозга, механистическое объяснение этих эффектов отсутствует. В этой статье мы показываем, что статические магнитные поля, используемые в ссылках (Rosen and Lubowsky, 1987; McLean et al., 2008; Oliviero et al., 2011; Roberts et al., 2011; Wu and Dickman, 2012; Aguila et al., 2016) вызывают локальные вариации давления, которые могут быть достаточно сильными, чтобы изменять некоторые биофизические параметры.Эти модификации биофизических параметров могут быть ответственны, по крайней мере частично, за воздействие умеренного статического магнитного поля на человеческий мозг.
До настоящего времени проводились два основных направления исследований возможных нарушений микроскопических биологических систем, вызванных действием внешних статических магнитных полей.
(A) Действие на парамагнитные или, возможно, суперпарамагнитные или ферромагнитные молекулы или агрегаты (Wheeler et al., 2016) и (B) действие на диамагнитные анизотропно выровненные макромолекулы в виде мембранных липидных бислоев (Rosen, 2003), трансмембранных белков и микротрубочек.Однако строгая оценка порядка величины этих эффектов для приложенных полей слабее 1 Тл показывает, что они кажутся незначительными для любой соответствующей функциональной модификации (Meister, 2016).
Только статические поля могут создавать силу Лоренца на движущиеся электрические заряды и магнитные моменты, образующие материю. Следовательно, действие полей на живое вещество может возникать из силы Лоренца, действующей на различные заряды или моменты, и может быть классифицировано следующим образом:
а) Ионные токи, присутствующие только через клеточные мембраны.Магнитное поле, создаваемое этими токами, используется в магнитоэнцефалографических наблюдениях. Если рассматривать ток силой I , протекающий по общей длине Δ с , то магнитное поле, создаваемое этим током, будет пропорционально произведению I ⋅Δ с , что для нейрона составляет около 10 фА⋅ м (10 –14 А⋅м) и обратно пропорциональна квадрату расстояния между отрезком ∆ с и точкой измерения поля.
Считая Δ с равным 0,1 мм, а для одного нейрона типичный пресинаптический ток колеблется между 10 2 и 10 4 фА; например. Из этих оценок следует, что сила Лоренца, действующая приложенными статическими полями слабее 1 Тл на любой одиночный ионный ток, протекающий во время нейронной активности, меньше 10 –15 Н ( I = 10 4 фА, Δ с = 0,1 мм). С другой стороны, электростатическое поле, действующее вдоль направления, перпендикулярного мембране, обусловлено градиентом 70 мВ через 1 нм толщины мембраны.Следовательно, это поле составляет примерно 10 7 В/м и действует на ион К + с электрической силой 10 –11 Н, что на четыре порядка больше силы Лоренца.
б) Постоянные магнитные моменты атомных ядер, которые в случае водорода используются в диагностике ядерного магнитного резонанса. Ожидается, что вклад в макроскопическую намагниченность атомных ядер будет в 10 –3 раз больше, чем электронный вклад.
c) Постоянные магнитные моменты свободных радикалов, образующихся в ходе некоторых биологических химических реакций, а также молекул и макромолекул, содержащих небольшое количество парамагнитных атомов, как в случае дезоксигемоглобина, или макромолекул, для которых парамагнитные атомы составляют большую объемную долю и которые в конечном итоге могут вести себя как суперпарамагнитные наночастицы, как в случае ферритина. Мейстер показал, что воздействие на ферритин и атомы Fe, содержащиеся в белках, не имеет энергетического значения с точки зрения нарушения нормальной биологической активности (Meister, 2016).На самом деле зеемановская энергия на много порядков меньше энергии, участвующей в биологических процессах.
г) Диамагнитная анизотропия. Ткани, некоторые из них образованы макромолекулами, демонстрирующими высокую анизотропию, как в случае сборок параллельно ориентированных одноосных единиц, в виде липидных бислоев и некоторых белков в виде микротрубочек. Хелфрих рассчитал упругий эффект, производимый магнитным полем напряженностью 1 Тл на одиночную сферическую ячейку (Helfrich, 1973, 1974).
Из-за диамагнитной анизотропии липидных цепей, образующих его мембрану, сфера деформируется в эллипсоид.Если радиус сферы без приложения поля равен 1000 А, разница между полуосями, параллельными и перпендикулярными полю, становится равной 0,1 А.
e) Искусственно введенные магнитные наночастицы, которые использовались для создания высоких градиентов магнитного поля и мембранных напряжений, модулируемых внешними приложенными полями (Demir et al., 2015; Lewis, 2016; Tay et al., 2016). Как показал Мейстер, порядок величины вовлеченных энергий не может дать никакого соответствующего эффекта, как заявлено в соответствующих публикациях (Мейстер, 2016).
После того, как вышеупомянутые эффекты были первоначально проигнорированы как причины транскраниальной статической магнитной стимуляции, мы сосредоточимся на макроскопическом воздействии неоднородного магнитного поля на сплошную среду со средней диамагнитной восприимчивостью χ.
Хорошо известно, что неоднородные магнитные поля воздействуют на диамагнитные вещества измеримыми силами (Hernando and Rojo, 2001).
Метод Гуи, применяемый для экспериментального определения восприимчивости диамагнитных и парамагнитных образцов, позволяет регистрировать миллиграммовые силы при градиентах поля 1 Тл/м на цилиндрах диаметром 1 см.Тогда очевидно, что макроскопический подход, изображаемый диамагнитной средой, со средней пространственной восприимчивостью, полученной надлежащим образом из диамагнитной восприимчивости компонентов, кажется адекватным сценарием, что касается порядка величины задействованных энергий и сил. , чтобы проанализировать возможное влияние магнитного поля на нейронную активность. Это основной аргумент, развиваемый в этой статье.
Магнитная восприимчивость в биологических системах
Когда большое количество атомов и молекул агрегируется, образуя ткани или клеточные мембраны, их можно рассматривать в терминах континуальной среды, а магнитный момент электронов, атомов и молекул изображают с помощью плотности магнитного момента или магнитного поля. момент на единицу объема, массы или моля.
Эта плотность известна как намагниченность, M . Для линейных магнитных материалов принято, что M = χ H , где коэффициент пропорциональности χ называется восприимчивостью, безразмерная константа, скаляр или тензор, которая связывает намагниченность, развиваемую веществом под действием приложенного магнитного поля ( Эрнандо и Рохо, 2001). Согласно этому определению, χ представляет собой магнитный момент, который появляется на единицу объема, когда образец подвергается воздействию приложенного поля единичной интенсивности.Можно описать магнитный момент на единицу массы, индуцированный приложенным полем единичной напряженности, определив массовую восприимчивость, χ м , которая связана с объемной восприимчивостью через χ м = χ/ρ, где ρ означает плотность вещества в кг/м 3 (единицы международной системы, единицы СИ). Типичные значения диамагнитной восприимчивости массы (соответствующие килограмму вещества) составляют в единицах СИ -0,91⋅10 -8 для воды, -2.
5⋅10 −8 для водорода и −1,71⋅10 −8 для висмута.
Другим распространенным способом описания диамагнитных свойств вещества является молярная восприимчивость, которую можно получить, умножив массовую восприимчивость на молекулярную массу и на 10 –3 . Также обычно используется система сантиметр-грамм-секунда (система единиц СГС), для которой массовая восприимчивость выражается в граммах и получается путем деления значения в единицах СИ на -4π⋅10 -3 .
В таблице 1 приведены некоторые соответствующие значения чувствительности, соответствующие различным аминокислотам и фосфолипидам. В тех белках, которые содержат ароматические цепи, восприимчивость становится высокой из-за индуцированных бензолом кольцевых токов.
Таблица 1. Расчетное давление для различных органических сред (χ моль данные взяты из Swift et al., 2008).
Диамагнетизм — это обычное магнитное поведение биологической материи, поскольку биологические молекулы лишены постоянного магнитного момента и образуют сборки, которые макроскопически ведут себя как диамагнитные среды.
В целом молекулярная магнитная восприимчивость биологических молекул, таких как липиды и белки, анизотропна. Различные диамагнитные биологические системы, такие как внешний сегмент палочки сетчатки (Hong, 1980), липиды (Speyer et al., 1987; Prosser et al., 1998) и хлоропласты (Worcester, Franks, 1976; Pauling, 1979; Sakurai et al. , 1980) показывают магнитную ориентацию, указывающую на существование диамагнитной анизотропии. Например, для плоских пептидных групп с резонансом между двумя валентными связями найдена анизотропия молярной восприимчивости Δχ моль = -5,36⋅10 -6 в единицах СГС.
Основным компонентом мембран (Speyer et al., 1987) является фосфолипидный лецитин, для которого его ориентация с длинной осью перпендикулярна приложенному полю (Δχ моль < 0) была изучена путем анализа усиления перпендикулярного края форм порошковых линий в резонансных спектрах (Worcester and Franks, 1976).
Поскольку кора состоит из водной среды, в которую погружены различные клетки, локальная восприимчивость изменяется с типичной длиной флуктуации в несколько нанометров.
При попытке найти среднюю восприимчивость обязательно нужно определить соответствующий объем, в котором должна быть проведена процедура усреднения. Длина флуктуаций локальной восприимчивости настолько мала, что силы, действующие однородным полем на единицу объема, за счет флуктуаций восприимчивости усредняются до нуля. Таким образом, что касается оценки силы, то среднюю восприимчивость можно было вычислить для всего объема коры и считать постоянной.
Магнитные поля при транскраниальной статической магнитной стимуляции и индуцированных силах
Магнитные поля, B = μ 0 H , используемые при транскраниальной стимуляции, создаются магнитами, расположенными на черепе.Градиенты поля ∇ H 2 и пространственные вариации восприимчивости ∇χ вызывают силы и давления, действующие на нервные ткани. Поскольку для биологических материалов, присутствующих в коре головного мозга, восприимчивость χ можно рассматривать как скаляр, сила, действующая на единицу объема, определяется Эрнандо и Рохо (2001):
F=-∇(M∘B)=-∇(χ⋅H∘μ0⋅H)=-μ0|H|2∇χ-μ0χ∇|H|2(1)
Обратите внимание, что ∘ обозначает скалярное произведение между векторами и | Н | Компоненты 2 происходят из внутреннего продукта между векторами M и B .
Как обсуждалось выше, сила, определяемая термином, связанным с градиентом восприимчивости, в среднем равна нулю. Оценка сводится к вычислению второго члена μ 0 ∇| Н | 2 , что можно сделать, определив градиент поля и приняв во внимание различные разумные средние восприимчивости.
Распределение поля, а также его соответствующий градиент в коре головного мозга были рассчитаны путем решения известных уравнений, описывающих поле, создаваемое цилиндрическим магнитом.Кроме того, мы измерили поле, создаваемое магнитом в воздухе, и сравнили результаты с результатами, полученными расчетным путем, чтобы проверить его достоверность.
Значения восприимчивости, использованные для расчетов, были нижним и верхним крайними значениями, которые вносят вклад в среднее значение (подробности см. в Таблице 1). Ожидаемое среднее значение восприимчивости должно быть близко к среднему значению восприимчивости воды.
Здесь мы представляем новую механистическую гипотезу о том, как tSMS вызывает эффекты в биологических системах и в человеческом мозге.
Гипотеза основана на теоретических эффектах магнитного давления, оказываемого диамагнитной биологической средой на окружающую ее среду, когда такая среда находится вблизи статического градиента магнитного поля. Мы оцениваем порядок величины энергетических магнитных членов, связанных с умеренным приложенным магнитным полем (между 10 и 200 мТл). Мы показываем, что градиенты зеемановской энергии, связанные с неоднородными приложенными полями, могут индуцировать давления порядка 10 –2 Па.Поверхностное натяжение, создаваемое магнитным давлением на поверхности, ограничивающей область мозга, на которую воздействуют соответствующие поля и градиенты, находится в диапазоне от 10 –1 до 1 мН⋅м –1 . Эти давления кажутся достаточно сильными, чтобы мешать упругой и электростатической энергиям, участвующим в механизмах активации-инактивации-деактивации каналов биологических мембран. Основываясь на нашей гипотезе и расчетах, мы предлагаем механическую стимуляцию — возможно, не только — в качестве возможного механизма воздействия статического магнитного поля на биологические системы.
Материалы и методы
Целью данной статьи является оценка магнитного давления, оказываемого диамагнитной биологической средой на окружающую среду, когда такая среда находится вблизи статического градиента магнитного поля. Для получения подробной характеристики градиента магнитного поля, создаваемого рассматриваемым статическим источником, использовалась программа COMSOL Multiphysics . Это программное обеспечение использует метод конечных элементов для расчета и предоставления пространственного распределения интересующих физических параметров для пользовательской модели.В данном случае исследуемая система состоит из цилиндрического (диаметр 60 мм, высота 30 мм) постоянного магнита NdFeB, характеризующегося остаточной намагниченностью М r = 1018400 А / м параллельно длинной оси , и окружен вакуумом. Более подробная информация о модели и моделировании будет приведена ниже.
Оценка сил Зеемана, действующих на биологические ткани
Как было объяснено, диамагнетики обладают ненулевым макроскопическим магнитным моментом только в присутствии внешнего приложенного магнитного поля H .
Поскольку для этих линейных материалов χ=MH≪1 (и, следовательно, B ≈μ 0 H ), зеемановскую энергию можно переписать как:
EZeeman=-μ0⋅m∘H(2)
Энергия Зеемана на единицу объема может быть выражена через намагниченность:
EZeemanV=-μ0⋅M∘H
=-μ0⋅(Mx⋅Hx+My⋅Hy+Mz⋅Гц)(3)
Следовательно, сила, связанная с зеемановской энергией на единицу объема, определяется как:
FV=-∇⋅EZeemanV=-μ0⋅∇(M∘H)
=-μ0⋅∇(Mx⋅Hx+My⋅Hy+Mz⋅Гц)(4)
Рассмотрим случай изотропного линейного диамагнетика с однородной восприимчивостью MxHx=MyHy=MzHz=const=χ, занимающего область пространства толщиной Δ z = z 2 – Z 1 1 , где Z компонент магнитного поля изменяется линейно δ H Z = H Z 2 – H Z 1 как показано на рисунке 1А.
Рис.
1. (A) Схема пространственной области с линейно изменяющимся магнитным полем в Гц. (B) Схема пространственной области с диамагнитной средой, восприимчивость которой изменяется линейно. (C) Моделирование магнитного поля вокруг магнита NdFeB диаметром 60 мм и высотой 30 мм. Показанная область соответствует плоскости сечения XZ в центре ( y=0 ) магнита. (D) Расчетные компоненты магнитного поля вдоль вертикальной линии для смоделированного магнита, показанного на (C) . (E) Вычисленная первая производная магнитного поля вдоль вертикальной линии для смоделированного магнита, показанного в (C) .
Прежде всего, важно отметить, что для этого случая уравнение (4) можно переписать так:
FV=μ0⋅χ⋅∇(Hx2+Hy2+Hz2)=μ0⋅χ⋅∇|H|2(5)
Где |H|=Hx2+Hy2+Hz2 — модуль вектора магнитного поля H . Обратите внимание, что это соответствует второму члену уравнения (1), который зависит от градиента магнитного поля.
Если учесть, что единственный градиент поля, присутствующий в этой области, находится в направлении оси z и изменяется линейно, давление (магнитная сила на единицу площади), оказываемое этой областью на остальную часть материала, определяется как:
Pz|χ=const≡Pzχ=2⋅μ0⋅χ⋅ΔHz⋅Hz1+2⋅μ0⋅χ
⋅(ΔГцΔz)2⋅(z22-z122+z1⋅Δz)(6)
Подробный расчет, который приводит к уравнению (6), можно найти в дополнительном приложении (расчет магнитного давления, связанного с зеемановскими градиентами энергии).
Теперь, если рассматривать случай линейного изотропного диамагнетика с магнитной восприимчивостью, линейно изменяющейся в диапазоне 2 −χ 1 , как показано на рисунке 1B и в постоянном магнитном поле, аналогичный расчет (дополнительное приложение) показывает, что давление, оказываемое этой областью на остальные, определяется как:
Pz|H=const≡PzH=μ0⋅(Hx2+Hy2+Hz2)(7)
Оценка эффективной поверхности/объема под действием магнита
Чтобы оценить объем, на который влияет магнитное поле, создаваемое цилиндрическим магнитом, и, следовательно, эффективную поверхность, на которую действует магнитное давление, необходимо рассмотреть распределение | Н | 2 как в осевом, так и в радиальном направлении.
После оценки эффективной поверхности можно получить поверхностное натяжение σ , используя уравнение Юнга-Лапласа:
σ=ΔP⋅R2(8)
Где R — радиус кривизны поверхности, а Δ P — действующее на нее давление. Как объяснено ниже, мы будем предполагать для наших оценок, что Δ P = P z , поскольку вклад вертикального градиента |H|z2 намного больше, чем радиальный вклад.
Результаты
Для этого исследования была рассмотрена модель, показанная на рисунке 3A. В этой модели однородная изотропная среда толщиной 2 мм с магнитной восприимчивостью χ расположена на расстоянии 2 см от цилиндрического постоянного магнита NdFeB (диаметр 60 мм, высота 30 мм). Изотропная диамагнитная среда играет роль упрощенной модели коры со средней магнитной восприимчивостью, оцениваемой как вода (в качестве примеров рассмотрено несколько соответствующих аминокислот).Эта среда находится под действием градиента магнитного поля, создаваемого магнитом, поэтому на тестовую модель «коры» действует давление.
Для получения подробной характеристики магнитного поля, создаваемого рассматриваемым статическим источником, использовалось программное обеспечение COMSOL Multiphysics , как упоминалось ранее. Моделирование проводилось в простой модели, состоящей из сплошного цилиндрического магнита (диаметр 60 мм, высота 30 мм) с остаточной намагниченностью M r = 1018400 A / м по оси z.Этот магнит помещается внутри воздушной сферы радиусом 10 см, что достаточно для того, чтобы распределение магнитного поля вблизи магнита не менялось граничными условиями (т. е. магнитной изоляцией на внешних границах модели). Для моделирования была установлена сетка с элементами 10 –3 –10 –2 м, позволяющая масштабировать 0,05, когда это необходимо для узких областей.
Как и ожидалось, результаты моделирования, которые можно увидеть на рисунке 1C, показывают распределение силовых линий, которые проходят параллельно длинной оси в центре магнита, но изгибаются больше по мере приближения к краям магнита, в конечном итоге смыкаясь с противоположным лицом.
Сила магнитного поля, представленная размером стрелок на рисунке 1C, уменьшается по мере увеличения расстояния до магнита. Это градиент магнитного поля, способный индуцировать локальную силу, как указывалось ранее.
Поскольку они необходимы для расчета индуцированных локальных сил, были оценены компоненты магнитного поля и его пространственные производные. Область, выбранная для исследования, представляет собой вертикальную линию, пересекающую центр магнита ( x , y = 0), так как это область, в которой магнитное поле является самым сильным.Значения горизонтальной ( B x ) и вертикальной ( B z ) компонент вектора магнитного поля, а также первой производной ∂∂z показаны на рисунках 1D ,Э. Стоит отметить, что горизонтальные компоненты как магнитного поля, так и его первой производной намного ниже, чем их вертикальные аналоги (таким образом, условия, принятые для вывода уравнения (6), выполняются, см. Дополнительное приложение для получения дополнительной информации).
Точность расчетов, полученных по модели, была проверена дополнительным экспериментальным тестом, аналогичным некоторым другим, описанным в литературе (Rivadulla et al., 2014). В этом тесте обычный датчик Холла использовался для измерения z-компоненты магнитного поля вдоль оси магнита NdFeB с такими же размерами (диаметр 60 мм, высота 30 мм), что и моделируемый. Результаты измерений нанесены на график и сравнены с магнитным полем моделирования на рисунке 2.Как видно, имеется хорошее соответствие между экспериментальными данными и расчетным значением, что свидетельствует о справедливости рассматриваемой модели. В этом случае сочетание расчетов методом конечных элементов и экспериментальных измерений дает детальное представление об анализируемой системе; в качестве альтернативы можно также использовать аналитический подход для расчета пространственного распределения магнитного поля, как показано в другом месте (Caciagli et al., 2018).
Рис. 2. Магнитное поле вдоль вертикальной оси магнита NdFeB диаметром 60 мм и высотой 30 мм: экспериментальные измерения (красные точки) в сравнении с магнитным полем.
моделируемое поле, используемое в расчетах (черные точки).
Рис. 3. (A) Схема модели для расчета магнитного давления. (B) Магнитное давление на несколько изотропных диамагнитных сред, расположенных над магнитом, в зависимости от толщины среды.
Сила на единицу объема, действующая на изотропную диамагнитную среду, расположенную на расстоянии 2 см от магнита, была рассчитана с использованием градиента магнитного поля, полученного в результате моделирования.Как упоминалось ранее, толщина этой среды составляет 2 мм, что приблизительно соответствует средней толщине коры головного мозга человека. Магнитное давление, возникающее в результате этой силы, действующей на диамагнитную среду, зависит от рассматриваемой толщины, поскольку оно выводится из уравнения (6). Это показано на рисунке 3B с использованием в качестве примера воды ? I ) (лецитин) и χ = -10.4⋅10 -6 ( S . I ) (тирозин). При рассмотрении полной толщины (2 мм) среды получается полное магнитное давление P zχ , действующее на модель коры.
Такой же расчет был выполнен для нескольких диамагнитных сред, каждая из которых состоит из однородного распределения одной молекулы. Обратите внимание, что для реального сценария следует использовать однородную среднюю восприимчивость, составленную из восприимчивостей этих различных компонентов.Полученные результаты суммированы в таблице 1.
Относительно второго рассматриваемого сценария, представляющего собой границу раздела с линейным изменением восприимчивости Δχ, но в постоянном магнитном поле, были рассчитаны значения был использован для этого расчета, вводя значение поля из моделирования на z = 2 c m и учитывая, что исследуемая среда (χ 2 ) представляет собой органический материал, окруженный внеклеточной или внутриклеточная жидкость, восприимчивость которой (χ 1 ) примерно равна восприимчивости воды [χ = -9.1⋅10 −6 ( S . I )].
Наконец, эффективная поверхность также была оценена с использованием значения B 2 , полученного в результате моделирования, как показано на рисунке 4.
Рис. 4. Расчетный квадрат модуля вектора магнитного поля | Б 2 | для (A) осевого направления системы [( x , y ) = (0,0)] и (B) радиального направления системы на разных расстояниях от магнита.Затемненная область представляет предполагаемое положение коры от поверхности магнита.
На рисунке 4A осевой предел может быть приблизительно установлен на уровне z = 3 см, поскольку B 2 упал до ~6%, а градиент B 2 до ~10% от его соответствующего максимума. ценности. С аналогичными рассуждениями осевой предел затронутого объема может быть установлен из рисунка 4B на расстоянии r = 3 см (обратите внимание, что r может быть либо декартовой координатой x, либо y из-за симметрии системы).Следуя этим оценкам, можно считать, что поверхность под действием магнитного давления имеет радиус кривизны ∼3 см.
Вводя в уравнение (8) расчетный радиус, а также значения давления, представленные в таблице 1, можно получить соответствующие значения поверхностного натяжения.
Эти значения приведены в таблице 2.
Таблица 2. Расчетное поверхностное натяжение для различных органических сред с радиусом кривизны R = 3 см.
Обсуждение
Хорошо известно, что за счет влияния поверхностного натяжения на структуру белков канала деформации мембраны и модификация ее поверхностного натяжения влияют на кинетику механизма затвора канала напряжения. Влияние давления на упругую энергию любой мембраны описано и тщательно проанализировано в обширной литературе (Zhong-Can and Helfrich, 1987; García-Sáez et al., 2007; Phillips et al., 2009; Baumgart et al., 2011). Обратите внимание, что в литературе также часто встречается термин «линейное натяжение» вместо «поверхностное натяжение»; что касается данной статьи, то оба термина можно считать эквивалентными.
С 1984 г. известно, что некоторые потенциальные каналы Na + и K + являются механочувствительными, хотя они и не являются механосенсорами (Conti et al.
, 1984; Gu et al., 2001; Sigg, 2014). Этот эффект наблюдался непосредственно по натяжению бислоя в бактериальном канале, а также в каналах Trek-1 и TRAAK двухпорового домена K + .В частности, было показано, что Shaker-IR , потенциал-зависимый из K + (Gu et al., 2001), проявляет в ооцитах устойчивое механочувствительное поведение. Сложная структура этого типа каналов у человека в настоящее время хорошо известна (Brohawn et al., 2012), хотя детальные микроскопические знания о физических механизмах, управляющих его входными воротами, еще не получены (Conti et al., 1984; Sigg). , 2014). Согласно экспериментам, описанным в литературе, для различных клеток и напряжений пороговое поверхностное натяжение, необходимое для активации или инактивации растяжения, должно находиться в диапазоне от 2 до 15 мН/м (Goulian et al., 1998; Гу и др., 2001; Ян и др., 2011; Брохоун и др., 2012 г.; Пейронне и др., 2014 г.; Кокс и др., 2016). Однако важно отметить, что на вероятность открытия P 0 этих пор, зависящую от напряжения, сильно влияют изменения поверхностного натяжения на несколько процентов вокруг его порогового значения (Goulian et al.
, 1998; Gu et al., 2001; Peyronnet et al., 2014; Cox et al., 2016). Установлено, что поверхностное натяжение, создаваемое магнитом на границах между областями, находящимися под действием поля, и областями, на которые оно не действует, близко к 2⋅10 –1 мН/м, что находится в диапазоне между 1 и 10% обычных порогов механочувствительные каналы.Таким образом, влияние градиента поля может изменить от 1 до 10% вероятности активации или инактивации в тех каналах, которые расположены на межфазных границах, которые, учитывая их размеры, должны включать в себя огромное количество нейронов и, следовательно, значительную их долю. Как было сказано выше, расчет напряжения производился с учетом равномерной восприимчивости всей коры. Оценка локального напряжения в данной нейронной мембране, погруженной в эту среду, потребовала бы дополнительного порядка аппроксимации с учетом колебаний восприимчивости вокруг ее среднего значения.В любом случае местное напряжение должно отклоняться от среднего напряжения не более чем в пределах, определяемых распределением индивидуальных значений восприимчивости для различных компонентов мембраны, вне- и внутриклеточных сред.
Однако здесь подчеркивается, что среднее напряжение среды, в которую погружены нейроны, заметно изменяется под действием внешнего поля. Такая модификация среднего напряжения должна влиять на локальное напряжение мембраны и, следовательно, может смещать кинетику запирания ее каналов.
Механизмы воздействия tSMS на кору в значительной степени неизвестны. Вполне очевидно, что градиенты поля и флуктуации восприимчивости могут влиять на электрические свойства нейронных структур. С другой стороны, эти градиенты поля и пространственные вариации восприимчивости вызывают силы и давления, действующие на нервные ткани. Мы рассчитали эти силы и давления. Зеемановская энергия, связанная с неоднородными приложенными полями, может индуцировать через кору давления порядка 10 -2 Па.Мы не знаем, достаточно ли этого, чтобы вызвать поведенческие и нейрофизиологические эффекты умеренного транскраниального применения статического магнитного поля. До сих пор этого достаточно, чтобы воздействовать на нервные структуры, такие как внутренние волосковые клетки уха (как пример механосенсора)..jpg)
Например, пороговое давление для внутренних волосковых клеток чувствительности уха составляет 10 –5 Па (Hudspeth et al., 2000). Мы знаем, что в головном мозге не описано никаких специфических механосенсоров. С другой стороны, было описано, что небольшая механическая сила, возникающая из-за натяжения мембраны, может активировать потенциалзависимые калиевые каналы (Ranade et al., 2015) и, возможно, другие ионные каналы. Наконец, активируемые растяжением ионные каналы широко описаны в различных биологических тканях, от мышц до первичных сенсорных нейронов, благодаря натяжению липидного бислоя (Anishkin et al., 2014). Практически все эти каналы могут изменять свою активность, если на них оказывается достаточное давление в течение достаточного времени.
По крайней мере, 10-минутная tSMS необходима, чтобы вызвать длительные корковые эффекты (например, 1-минутная tSMS над моторной корой не влияет на корковую возбудимость (Oliviero et al., 2011). Таким образом, вполне возможно, что при приложении в течение достаточного времени (например, минут) генерируемого давления достаточно, чтобы изменить нормальную физиологическую функцию коры посредством механического изменения возбудимости в нервных клетках и/или цепях из-за структурной модификации каналы (и рецепторы).
Мы хотели бы подчеркнуть, что когда tSMS применяется к движущейся структуре (например, человеческий мозг движется в зависимости от сердцебиения), давление, вызванное статическим магнитным полем, будет мешать давлению движущейся конструкции.Возникающие в результате взаимодействия между обоими процессами, действующими одновременно, еще предстоит изучить.
Мы предполагаем, что механический механизм может способствовать длительному воздействию tSMS на кору. До сих пор это не является необходимым уникальным механизмом, который может определять нейрофизиологические эффекты. Во время tSMS мозг и артерии (и нервные ткани рядом с ними) движутся в магнитном поле, поэтому генерируются электрические токи. Это означает, что повторяющаяся электрическая стимуляция мешает функциям нервных клеток.Более того, мы не можем исключить другие механизмы, вызывающие эффекты tSMS на корковую возбудимость, воздействуя прямо или косвенно на нервную систему. Будущие исследования изолированных препаратов (например, срезов) или отдельных нейронов (например, изолированных или культивируемых) могут прояснить реальную важность каждого из этих механизмов.
Таким образом, было показано, что градиент магнитного поля, создаваемый постоянным магнитом, способен оказывать давление на различные однородные биологические среды, что вызывает поверхностное натяжение, сила которого может существенно изменить вероятность открытия механочувствительных каналов.
Механизмы того, как статические магнитные поля модулируют корковую активность, в значительной степени неизвестны. Мы предполагаем, что механическая стимуляция — возможно, не только — является возможным механизмом воздействия статического магнитного поля на биологические системы. Эти эффекты, возможно, связаны с модификацией характеристик канала (и рецептора), вызванной постоянным давлением, создаваемым статическим магнитным полем.
Заявление о доступности данных
Наборы данных, созданные для этого исследования, доступны по запросу соответствующему автору.
Вклад авторов
Все перечисленные авторы внесли существенный, непосредственный и интеллектуальный вклад в работу и одобрили ее для публикации.
Финансирование
Это исследование финансировалось Департаментом экономики, промышленности и конкурентоспособности и совместно финансировалось Европейским союзом (FEDER) «Путь сделать Европу» (SAF2016-80647-R) и «Фондом Майкла Дж. Фокса». (ID гранта: 9205).
Конфликт интересов
AO и JA были соучредителями компании Neurek SL, которая является дочерним предприятием Фонда Национальной больницы параплежикос.AO и JA были изобретателями, перечисленными в следующих патентах: P201030610 и PCT/ES2011/070290 (от патента отказались).
Остальные авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.
Благодарности
Мы хотели бы поблагодарить Брайана Стрэнджа за полезные комментарии и предложения.
Дополнительный материал
Дополнительный материал к этой статье можно найти в Интернете по адресу: https://www.
frontiersin.org/articles/10.3389/fnins.2020.00419/full#supplementary-material
Ссылки
Агила, Дж., Кудейро, Дж., и Ривадулла, К. (2016). Влияние статических магнитных полей на зрительную кору: обратимый дефицит зрения и снижение активности нейронов. Церебр. Кора 26, 628–638. doi: 10.1093/cercor/bhu228
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Анишкин А., Лукин С. Х., Тенг Дж. и Кунг К. (2014). Ощущение скрытых механических сил в липидном бислое — это оригинальное чувство. Проц. Натл. акад. науч. США 111, 7898–7905. doi: 10.1073/pnas.1313364111
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Ариас, П., Адан-Аркай, Л., Пуэрта-Катойра, Б., Мадрид, А., и Кудейро, Дж. (2017). Транскраниальная стимуляция M1 статическим магнитным полем снижает корково-спинальную возбудимость, не нарушая сенсомоторную интеграцию у людей. Стимуляция мозга. 10, 340–342. doi: 10.
1016/j.brs.2017.01.002
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Баумгарт, Т., Капраро, Б.Р., Чжу, К., и Дас, С.Л. (2011). Термодинамика и механика генерации и восприятия кривизны мембран белками и липидами. Год. Преподобный физ. хим. 62, 483–506. doi: 10.1146/annurev.physchem.012809.103450
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Брохон, С. Г., дель Мармол, Дж., и Маккиннон, Р. (2012). Кристаллическая структура человеческого K2P TRAAK, чувствительного к липидам и механическим воздействиям ионного канала K+. Наука 335, 436–441.doi: 10.1126/science.1213808
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Caciagli, A., Baars, R.J., Philipse, A.P., and Kuipers, BWM (2018). Точное выражение для магнитного поля конечного цилиндра с произвольной однородной намагниченностью. Дж. Магн. Магн. Матер. 456, 423–432. doi: 10.1016/j.jmmm.
2018.02.003
Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google
Карраско-Лопес, К., Сото-Леон, В., Сеспедес, В., Профисе, П., Стрэндж, Б.А., Фоффани Г. и соавт. (2017). Стимуляция статическим магнитным полем над теменной корой усиливает соматосенсорное обнаружение у людей. J. Neurosci. 37, 3840–3847. doi: 10.1523/JNEUROSCI.2123-16.2017
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Конти Ф., Иноуэ И., Кукита Ф. и Штюмер В. (1984). Зависимость от давления натриевых вентильных токов в гигантском аксоне кальмара. евро. Биофиз. J. 11, 137–147. дои: 10.1007/bf00276629
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Кокс, К.Д., Бае К., Зиглер Л., Хартли С., Николова-Крстевски В., Роде П.Р. и соавт. (2016). Удаление механозащитного влияния цитоскелета показывает, что PIEZO1 блокируется натяжением двойного слоя. Нац. коммун. 7:10366. doi: 10.1038/ncomms10366
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Демир, С.
, Чон, И.-Р., Лонг, Дж. Р., и Дэвид Харрис, Т. (2015). Радикальные лигандсодержащие одномолекулярные магнетики. Координ. хим. Ред. 289–290, 149–176.doi: 10.1016/j.ccr.2014.10.012
Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google
Дилеоне М., Мордильо-Матеос Л., Оливьеро А. и Фоффани Г. (2018). Длительные эффекты транскраниальной стимуляции статическим магнитным полем на возбудимость моторной коры. Стимуляция мозга. 11, 676–688. doi: 10.1016/j.brs.2018.02.005
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Гарсия-Саес, А. Дж., Кьянтия, С., и Швилле, П. (2007). Влияние натяжения линии на латеральную организацию липидных мембран. J. Biol. хим. 282, 33537–33544. doi: 10.1074/jbc.M706162200
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Gonzalez-Rosa, J.J., Soto-Leon, V., Real, P., Carrasco-Lopez, C., Foffani, G., Strange, B.A., et al. (2015). Стимуляция статическим магнитным полем над зрительной корой увеличивает альфа-колебания и замедляет зрительный поиск у людей.
J. Neurosci. 35, 9182–9193. doi: 10.1523/JNEUROSCI.4232-14.2015
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Гулиан, М., Mesquita, O.N., Fygenson, D.K., Nielsen, C., Andersen, O.S., and Libchaber, A. (1998). Кинетика грамицидиновых каналов при растяжении. Биофиз. J. 74, 328–337. doi: 10.1016/S0006-3495(98)77790-2
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Gu, C.X., Juranka, P.F., and Morris, C.E. (2001). Активация растяжения и инактивация растяжения Shaker-IR, потенциалзависимого канала K+. Биофиз. Дж. 80, 2678–2693. doi: 10.1016/S0006-3495(01)76237-6
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Эрнандо, А.и Рохо, Дж. М. (2001). Fiìsica de los Materiales Magneìticos. Мадрид: Синтезис.
Академия Google
Хадспет, А. Дж., Чо, Ю., Мехта, А. Д., и Мартин, П. (2000). Запуск ионных каналов: механоэлектрическая трансдукция, адаптация и усиление волосковыми клетками.
Проц. Натл. акад. науч. США 97, 11765–11772. doi: 10.1073/pnas.97.22.11765
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Маклин, М.Дж., Энгстрем С., Цинкун З., Спанкович С., Полли Д. Б. и Полли Д. (2008). Влияние статического магнитного поля на аудиогенные судороги у черных швейцарских мышей. Рез. эпилепсии. 80, 119–131. doi: 10.1016/j.eplepsyres.2008.03.022
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Нодзима И., Коганемару С., Фукуяма Х. и Мима Т. (2015). Статическое магнитное поле может временно изменять интракортикальную тормозную систему человека. клин. Нейрофизиол. 126, 2314–2319. doi: 10.1016/j.clinph.2015.01.030
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Оливьеро А., Мордильо-Матеос Л., Ариас П., Паньявин И., Фоффани Г. и Агилар Дж. (2011). Транскраниальная стимуляция двигательной коры человека статическим магнитным полем.
J. Physiol. 589, 4949–4958. doi: 10.1113/jphysiol.2011.211953
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Пейронне Р., Тран Д., Жиро Т.и Frachisse, JM (2014). Механочувствительные каналы: ощущение напряжения в мире под давлением. Перед. Растениевод. 5:558. doi: 10.3389/fpls.2014.00558
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Проссер, Р. С., Хван, Дж. С., и Волд, Р. Р. (1998). Магнитно выровненные фосфолипидные бислои с положительным порядком: новая модель мембранной системы. Биофиз. J. 74, 2405–2418. doi: 10.1016/S0006-3495(98)77949-4
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Ривадулла, К., Фоффани Г. и Оливьеро А. (2014). Сила магнитного поля и воспроизводимость неодимовых магнитов, полезных для транскраниальной стимуляции статическим магнитным полем коры головного мозга человека. Технология нейромодуляции. Нейронный интерфейс 17, 438–442.
doi: 10.1111/ner.12125
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Робертс, Д. К., Марчелли, В., Гиллен, Дж. С., Кэри, Дж. П., Делла Сантина, К. С., и Зи, Д. С. (2011). Магнитное поле МРТ стимулирует вращательные датчики головного мозга. Курс. биол. 21, 1635–1640. doi: 10.1016/j.cub.2011.08.029
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Розен, AD (2003). Механизм действия статических магнитных полей умеренной интенсивности на биологические системы. Клеточная биохимия. Биофиз. 39, 163–173. дои: 10.1385/CBB
Полный текст CrossRef 39:163. | Академия Google
Сакураи И., Сакураи С., Сакураи Т., Сето Т., Икегами А. и Иваянаги С. (1980). Электронографическое исследование монокристаллов лецитинов l-типа и dl-типа. Хим. физ. Липиды 26, 41–48. дои: 10.1016/0009-3084(80)
-2Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google
Силберт, Б.
И., Певчич, Д.Д., Паттерсон, Х.И., Винднагель, К.А., и Тикбрум, Г.В. (2013). Обратная корреляция между моторным порогом покоя и кортикомоторной возбудимостью после статической магнитной стимуляции моторной коры человека. Стимуляция мозга. 6, 817–820. doi: 10.1016/j.brs.2013.03.007
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Шпейер, Дж.Б., Шрипада П.К., Дас Гупта С.К., Шипли Г.Г. и Гриффин Р.Г. (1987). Магнитная ориентация сфингомиелин-лецитиновых бислоев. Биофиз. Дж. 51, 687–691. doi: 10.1016/S0006-3495(87)83394-5
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Тэй, А., Кунце, А., Мюррей, К., и Ди Карло, Д. (2016). Индукция притока кальция в нейронные сети коры наномагнитными силами. ACS Nano 10, 2331–2341. doi: 10.1021/acsnano.5b07118
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Уилер, М.A., Smith, C.J., Ottolini, M., Barker, B.
S., Purohit, A.M., Grippo, R.M., et al. (2016). Генетически направленный магнитный контроль нервной системы. Нац. Неврологи. 19, 756–761. doi: 10.1038/nn.4265
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
Вустер Д.Л. и Фрэнкс Н.П. (1976). Структурный анализ гидратированных бислоев яичного лецитина и холестерина II. Нейтронная дифракция. Дж. Мол. биол. 100, 359–378. doi: 10.1016/S0022-2836(76)80068-X
Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google
Ян, Ю., Yan, Y., Zou, X., Zhang, C., Zhang, H., Xu, Y., et al. (2011). Статическое магнитное поле модулирует ритмическую активность скопления крупных локальных интернейронов в дрозофиле доли усика. J. Нейрофизиол. 106, 2127–2135. doi: 10.1152/jn.00067.2011
Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google
.