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為什么我們的大腦里會出現磁鐵?

發布時間:2021-06-21 09:53 來源:新浪科技

  科學家尚不清楚我們的大腦中為什么會有磁鐵礦晶體,但這可能與地球的磁場有關。

  在《X戰警》系列作品中,萬磁王是一個超級反派,X戰警的頭號死敵。在變種人當中,萬磁王的超能力是頂級的存在,可以控制任何形式的磁場(包括地球磁場),讓自己和其他人漂浮起來,甚至還能將這種能力擴展到原子級別,操縱化學結構并改變物質。那么,能否僅僅通過精神力量來控制金屬和磁場?這在現實生活中有可能嗎?

  2019年,有研究者設計了一些微小的磁性蛋白質晶體,將其植入到細胞中,然后發現可以用磁鐵從外部移動這些細胞。換句話說,他們創造出了具有磁性的細胞。很有意思,但如果大腦中也有類似的磁性晶體,又會如何呢?

大腦中發現磁鐵礦晶體的區域,包括嗅球、腦干和小腦大腦中發現磁鐵礦晶體的區域,包括嗅球、腦干和小腦

  磁鐵礦是什么?

  磁鐵礦是自然界中儲量最豐富的磁性物質,其主要成分為四氧化三鐵(Fe3O4)——可以近似地看作氧化亞鐵(FeO)和氧化鐵(Fe2O3)組成的化合物(有時寫成FeO·Fe2O3)——是一種既含鐵離子又含亞鐵離子的特殊礦物。

  在自然界中,磁鐵礦可以存在于任何類型的巖石中,包括火成巖、沉積巖、變質巖、石灰巖和火山沉積物等。在生物體內,我們也能發現磁鐵礦粒子。眾所周知,細菌、鳥類、魚類和海龜等生物都會利用地球磁場來導航,而地磁場的變化也會影響它們的行為,并可能對生物圈的演化產生影響。

  科學家對這些生物體內磁性成分的存在和用途進行了深入研究,并認為這種體內的磁性礦物就是生物利用地磁場導航的“磁接收器”載體。不過,目前對人類體內磁性物質的了解卻很少。人類是否和鳥類和細菌一樣都有磁性晶體?這是神話還是有科學依據的事實?如果這些晶體存在的話,它們在哪里?能做什么?

  大腦中的磁性晶體

  1992年,科學家首次在人類大腦組織中發現了磁鐵礦顆粒。當然,這一發現并不令人困惑,因為人類血液中就有著豐富的鐵?茖W家還發現,這些鐵礦化物粒子屬于磁鐵-赤鐵礦家族范圍,且很多晶體的組織結構與趨磁細菌和魚類身上的礦物十分相像,均為單疇晶體。那么,大腦中這些磁鐵礦晶體究竟是孤立事件,還是普遍現象?

一些研究者推測,大腦中磁性粒子濃度最高的區域應該在嗅球,最低的區域則是遠離鼻子大腦后部,但事實并非如此一些研究者推測,大腦中磁性粒子濃度最高的區域應該在嗅球,最低的區域則是遠離鼻子大腦后部,但事實并非如此

  為了驗證這一點,德國慕尼黑大學的研究人員在2018年進行了一項研究。他們從7個被解剖的人類大腦中提取了822個樣本,分析其中是否含有磁性物質。研究發現,大腦中確實存在磁鐵礦晶體,特別是在小腦和腦干中,而且所有樣本的結果都一致。

  磁鐵礦晶體如何進入大腦?

  2018年的這項研究還試圖了解磁性晶體是起源于人體內部,還是來自于外部。許多人認為,這些磁鐵礦晶體是外部起源的,這意味著它們來自于外界環境,并通過某種方式進入大腦。磁鐵礦納米顆?梢酝ㄟ^鼻腔進入大腦。如果是這樣的話,那么在大腦的嗅球區域(位于鼻子的正上方),這些磁性粒子的濃度應該最高;而在遠離鼻子的大腦后部,磁鐵礦納米顆粒的數量應該很少,因為它們不能輕易地到達那里。此外,由于每個人都呼吸著同樣的空氣,因此在男性和女性大腦中這種物質的存在應該沒什么區別。

  然而,研究人員發現,大腦前部和后部的磁鐵礦晶體數量并無差異。男性和女性大腦的結果也不一致。很顯然,外部起源的理論并不準確。

  為什么大腦里會有磁鐵礦晶體?

  沒人知道確切的答案,但許多研究者都提出了自己的猜測。有人認為,這是一種人類固有的導航系統,但隨著進化,這種功能逐漸消失。對于大多數游牧民族,尤其在極端環境下,也能夠在沒有指南針和陽光的情況下有效地導航。另一些研究者則認為是空氣污染導致了這種現象,還有人認為這與神經退行性疾病和衰老有關。

  有實驗表明,一些生物體內的磁性物質幾乎都是其自身合成的,且所有磁場感應器官的生物功能都來自于這些高度進化、被包裹在感覺系統內的亞鐵磁晶體。

  鳥類大腦中具有能夠幫助它們導航的磁性晶體,人類大腦中的晶體是否也有同樣的功能?2019年發表的一項研究希望回答這一問題。來自加州理工學院、東京大學和普林斯頓大學的科學家測試了人類能否對地球磁場做出反射式的反應。

  研究人員將受試者安排在一間充滿磁場的隔離室中,確保實驗不受外部磁干擾源的影響。他們發現,受試者的大腦都表現出了顯著的神經活動模式,這意味著大腦的某些區域會對人造磁場表現出活躍跡象。

  不過,由于該領域的大多數實驗都是孤立的,很少有重復實驗,因此這一問題目前還沒有定論。那么,大腦中的這些晶體能否幫助我們成為萬磁王?很可能不會,因為我們并不知道這些磁性顆粒在大腦中有什么功能。目前,關于這一課題的研究還十分有限。通過對其他生物的大量研究,以及未來這一課題的進一步深入,我們或許很快就會明白磁性納米晶體對日常生活有多么大的影響。在那之前,我們還是把用大腦控制物體的能力留給科幻小說吧。

編輯:徐菁
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