地磁场无处不在，为很多动物提供了导航的“指南针”。往日五十多年的行径学照拂已揭示：从移动的候鸟到归家的信鸽，很多动物王人能感知并诳骗地磁场进行定向和导航。可是，动物磁感知的神经机制已经未解之谜。当今有三种主流的磁感知机制假说：磁铁矿介导的磁感知假说（Winklhofer et al., 2010）、光依赖性开脱基对磁感知假说（Mouritsen et al., 2012）、电压门控通谈介导的电磁感应假说（Nimpf et al., 2019），这些假说分别与三叉神经、视网膜、内耳等剖解结构干系。可是，以往的照拂大多局限于对特定脑区的考试，可能带有目空一生的偏见。要确实主张磁感知机制，需要一种不受既有表面料理的全局性视角。

为了冲破这一局限，德国慕尼黑大学的David Keays老师指挥的照拂团队经受组织透明化时刻，鸠集绘画全脑神经元步履图谱的全新政策，尝试陈述一个中枢问题：在好意思满的鸽子大脑中，究竟哪些神经元群体（脑区）会对磁场刺激产生反馈？通过精确定位这些被激活的“中枢脑区”，他们慢慢构建出感磁神经回路，再逆向跟踪至外周，最终锁定了开动的磁感知受体（Nordmann et al., 2026）。这一系统性的照拂旅途，初度在鸽子大脑中明确了与磁感知干系的脑区和神经回路，为主张鸟类为何具备超越的导航才智，提供了关键字据。

为了建造全脑步履图谱并筛选出中枢的磁激活脑区，照拂东谈主员最初对鸽子大脑的组织透明化时刻进行了优化。经过贬责后，统共这个词鸽子的大脑变得透明，不错在光片显微镜下竣事全脑三维成像，鸠集C-FOS标记就可精确定位被激活神经元的具体位置和数目。在此基础上，团队策画了多组对照本质。他们在有光和无光条目下，分别让鸽子败露于旋转磁场或对照零磁场环境中，然后将受磁场刺激组的大脑步履图谱与对照组进行比对。成果发现两个中枢激活区域：一个是尾侧内侧前庭核（VeM），该区域呈双侧对称激活，主要庄重经受前庭系统的传入信号，教唆前庭系统可能参与了磁感知信息的贬责，也默示着磁信号的低级感受器可能位于前庭上皮。另一个是尾侧中脑皮层（MC），这是一个与多感官整合干系的脑区，其激活区域沿海马脑室分散，位于听觉区L2的内侧。即使在无光暗淡的条目下，磁刺激依然能捏续激活前庭核；而视觉干系脑区（如背外侧膝状体复合体、视顶盖、视觉 Wulst）则未见权贵激活，这标明其潜在机制并不依赖光指导开脱基对的造成。

照拂团队同期还策画了静磁场对照本质。成果骄横：败露于静磁场的鸽子，其内侧前庭核、中脑皮层、背内侧丘脑、海马均未被权贵激活。这一成果说明，变化的磁场才是激活这些脑区的必要条目，这与依赖于电磁感应的生物物理机制相一致。

全脑筛选成果将照拂焦点指向了前庭系统。顺着这条痕迹，照拂东谈主员进一步深远探索前庭信号的源流地——内耳的壶腹嵴。壶腹嵴位于参半规管的基底，是感受头部旋转的关键结构，其平分散着嗅觉毛细胞。电磁感应假说能否配置，有一个中枢前提：感受细胞中必须存在简略感知电信号的分子装配。那么，鸽子的壶腹嵴是否具备这么的分子基础？为了陈述这个问题，照拂者对壶腹嵴细胞进行了单细胞RNA测序。分析成果骄横，一类II型毛细胞中高抒发两种关键的离子通谈——BK钾通谈和钙通谈CaV1.3异构体。此前已有照拂标明，CaV1.3异构体是电感知的关键分子（Bellono et al., 2018）。这一发现为电磁感应机制提供了艰难的分子字据。概括这些成果，II型毛细胞很可能是鸽子感知磁场的低级感受细胞。通过CaV1.3与BK通谈的协同作用，这些细胞具备了将磁场指导的隐微电压变化退换为细胞电信号的分子才智。

概括全脑步履图谱与单细胞分子图谱，照拂团队建议了一套好意思满的磁感知模子（图1）。该模子的起先是物理信号的出现：当鸽子头部通顺标的与地磁场标的垂直时，根据电磁感应旨趣，半规管内的内淋巴液中会指导出隐微的电场。这一物理信号迅速被细胞层面的分子装配拿获——II型毛细胞通过其名义的CaV1.3钙通谈和BK钾通谈感知电压变化，将物理磁场信号退换为细胞可读的生物电信号。统共这个词进程不依赖光的参与，与光指导开脱基对机制造成领悟对比。电信号随后沿着神经通路传递：从前庭系统的壶腹嵴启航，经由前庭耳蜗神经插足脑干，最初抵达内侧前庭核进行初步贬责；继而通过背内侧丘脑的中继，最终上传至两个高等脑区——尾侧中脑皮层和海马体。这两个区域分别庄重多感官整合与空间导航追思，共同组成了鸽子感知地磁场并竣事精确定位导航的神经基础。

图1 电磁感应驱动的磁感知回路模子。 (A至C) 头部通安产生的变化磁场在半规管中指导出电场(E)，导致内淋巴液内造成电压梯度(B)。被凝胶状的壶腹帽分离隔的这种电荷各异，由抒发电压明锐性钙通谈CaV1.3和大电导钙激活钾通谈BK的II型毛细胞检测（C）。这一电磁信息从壶腹嵴（ca）经由前庭耳蜗神经（nVIII）传至内侧前庭核（VeM）进行初步贬责，随后通过丘脑中继（DTh），与中脑皮层（MC）和海马体（Hp）内的其他嗅觉信息整合。(D) 头部在半规管平面内的旋转通过壶腹帽(Cp)的位移导致毛细胞静纤毛的机械性刺激，不产生电磁感应。(E) 相背，在存在磁场向量(B)的情况下，头部垂直于半规管平面的旋转会导致电荷在壶腹帽两侧再行分散，而毛细胞不发期望械位移。因此，鸟类简略划分机械性输入和电磁性输入

这项照拂的意旨在于：它初度以全局、无偏见的视角，系统地描画了鸽子大脑对磁场刺激的反馈图谱，为“电磁感应假说”提供了迄今适度最有劲的神经剖解学和分子生物学字据。它到手地将磁场感知的起先指向了内耳前庭系统，并唐突出了潜在的“感应分子”——CaV1.3和BK通谈。照拂还扼杀了其它两类磁感知机制的可能性。

可是，这项突破也开启了更多待解之谜。正如作家所言，一个捏续的挑战是解释这些特定分子和细胞类型关于磁感知的“必要性和充分性”。将来的照拂需要借助基因裁剪、病毒示踪和电生理记载等更精密的时刻进行考据，举例特异性敲除II型毛细胞中的CaV1.3通谈，不雅察鸽子是否因此失去磁感应才智。此外，中脑皮层和海马体中的神经元若何编码磁倾角、极性和强度等具体磁参数，以及这一系统若何与其他感官信息整合造成好意思满的导航才智，这些王人是将来照拂需要陈述的艰难问题。尽管挑战犹存，这项照拂无疑为咱们最终揭开动物“第六感”的奥妙面纱迈出了关键一步。

主要参考文件：

1.Bellono N W, Leitch D B, Julius D. Molecular tuning of electroreception in sharks and skates[J]. Nature, 2018, 558(7708): 122-126.

2.Mouritsen H, Hore P J. The magnetic retina: light-dependent and trigeminal magnetoreception in migratory birds[J]. Current opinion in neurobiology, 2012, 22(2): 343-352.

3.Nimpf S, Nordmann G C, Kagerbauer D, et al. A putative mechanism for magnetoreception by electromagnetic induction in the pigeon inner ear[J]. Current Biology, 2019, 29(23): 4052-4059. e4.

4.Nordmann G C, Balay S D, Kapuruge T N, et al. A global screen for magnetically induced neuronal activity in the pigeon brain[J]. Science, 2025: eaea6425.

5.Winklhofer M, Kirschvink J L. A quantitative assessment of torque-transducer models for magnetoreception[J]. Journal of the Royal Society, Interface, 2010, 7 Suppl 2(Suppl 2): S273-S289.

作家：田兰香、赵晨晨/地球与行星物理学科中心

起首：中国科学院地质与地球物理照拂所官网

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