Биогенный магнетит и магниторецепция. Новое о биомагнетизме. Том 2 - Киршвинк Дж.
ISBN 5-03-001275-3
Скачать (прямая ссылка):
вертикальную составляющую локального магнитного поля. При инверсии вертикальной составляющей магнитное наклонение изменялось в пределах от + 63 до — 63°, причем общая величина и направление поля оставались теми же. Регистрировалась активность 71 клетки у 16 животных-самцов. При воздействии магнитного стимула + 0,5 Э длительностью 17 мин импульсация 15 клеток у 11 животных значительно ослабевала. Изменение становилось заметным примерно через 2 мин после начала воздействия магнитного поля. После прекращения воздействия импульсная активность этих нейронов сохранялась на том же низком уровне, и второй (более короткий) стимул был неэффективен, даже если сила поля менялась. При инверсии магнитного поля (— 0,5 Э) у трех из 15 реагировавших клеток наблюдалось восстановление исходной частоты импульсации, причем у двух из них исходный уровень был достигнут через 8 и 12 мин. После выключения инвертированного поля частота импульсации не менялась; она снова снижалась после приложения слабого магнитного стимула 0,1 Э, что говорит об относительно высокой чувствительности этих клеток. В описанных экспериментах клетки эпифиза реагировали на быстрое изменение вертикальной составляющей магнитного поля; в более поздней работе сообщалось о реакции на постепенное изменение окружающего поля (Semm et al.,
1982).
Электрическая активность клеток эпифиза у голубей также изменялась под влиянием полей, близких к геомагнитному (Semm et al., 1982), но латентный период реакции в этом случае измерялся миллисекундами, т. е. был намного короче, чем у морской свинки. Остается пока неясным, на что именно реагируют клетки-на изменение наклонения или величины магнитного поля; неизвестно также, сами ли клетки эпифиза воспринимают изменения поля или же их реакция чем-то опосредована. Авторы работы полагают, что описанный эффект вполне может быть непрямым, особенно в виду того, что эпифиз обильно иннервирован симпатическими волокнами из верхних шейных ганглиев, а симпатическая нервная система может реагировать на магнитные стимулы. Кроме того, отсутствие сколько-нибудь заметных количеств железа в эпифизе снижает вероятность того, что в нем имеется магнетит, необходимый для детектирования магнитных стимулов. Авторы этих исследований высказали предположение, что эпифиз может быть частью магнитного компаса; по их мнению, эпифиз-это чувствительный к свету хронометрический орган (хронометраж требуется для ориентации по солнцу), и эта часть мозга является, по-видимому, идеальным местом для интеграции магнитного компаса с солнечным, учитывающим время.
До сих пор остается неясным, участвуют ли другие отделы центральной нервной системы в восприятии и (или) передаче магнитной информации. Была исследована импульсная активность нейронов в верхних буграх четверохолмия, эпиталамусе и мозолистом теле, однако реакций на магнитные стимулы выявить не удалось (Semm et al., 1980).
Биохимическое исследование влияния магнитных полей на секретор-
ную активность эпифиза у крысы показало, что активность фермента N-ацетилтрансферазы (и соответственно содержание мелатонина) в эпифизе в ночное время сильно уменьшается после помещения свободно передвигающихся крыс на 15 мин в магнитное поле с инверсией горизонтальной составляющей (Welker et al., 1982). Было высказано предположение, что мелатонин влияет на компасную систему в эпифизе или же передает информацию об изменении магнитных полей в другие отделы мозга (Semm et al., 1982).
5. Заключение
Магнитные поля разной величины, от 0,05 мГс до 9000 Гс, оказывают влияние на разнообразные физиологические процессы у грызунов. В целом биологические эффекты проявляются не сразу, а через некоторое время после приложения искусственного поля. Более быстрая реакция на окружающее магнитное поле, указывающая на детектирование поля как такового и, следовательно, на участие центральной нервной системы, была обнаружена в поведенческих исследованиях на грызунах. Так, тенденция к избеганию сильных магнитных полей позволяет предположить, что животное способно их обнаруживать, а ориентация в нужном направлении в отсутствие зрительных, обонятельных и слуховых стимулов указывает на возможное детектирование полей, близких по интенсивности к геомагнитному полю, и использование их для получения компасной информации. Первые четкие данные в пользу наличия магнитного чувства направления у грызунов дают опыты с их перемещением, в которых изменение магнитного поля по дороге к месту испытания влияло на их последующую ориентацию в сторону «дома», что говорит о вероятном участии магнитного компаса в навигации. Предварительное изучение ориентации у детенышей грызунов наводит на мысль, что способность использовать магнитный компас, возможно, появляется лишь на определенной стадии развития.
Попытки выяснить локализацию магниторецептора у грызунов включали поиск отложений магнетита в тканях, а также выявление структур ЦНС, которые могут участвовать в восприятии и/или передаче магнитных сигналов. Магнитометрическими методами был обнаружен повышенный уровень IRM в переднедорсальной области головы. Дальнейшее изучение этой области свидетельствует о наличии материала с коэрцитивными свойствами, характерными для однодоменного магнетита и указывающими на значительное взаимодействие между кристаллами. Гистологическим методом выявлены широко распространенные отложения окисного железа в голове и других частях тела. К настоящему времени идентифицированы три группы железосодержащего материала: подповерхностный слой, имеющийся в большинстве костей, небольшие отдельные скопления, разбросанные в некоторых участках костного мозга, и плотный материал в корнях зубов. При просвечивающей электронной микроскопии обнаружено, что в рако-
