磁接收-黑暗中的指南针

分析斑马鱼和med鱼使研究人员能够测量磁刺激过程中的大脑活动。© Westmeyer / Helmholtz Zentrum慕尼黑

由Helmholtz ZentrumMünchen和慕尼黑工业大学（TUM）的科学家领导的研究小组在“自然通讯”中发布了一种新模型，用于研究磁感受。分析斑马鱼和med鱼后，研究人员可以测量磁刺激过程中的大脑活动，并表明这种感觉在黑暗中也有效。

磁感受是指某些动物感知地球磁场并将其用于导航的能力。尽管如此，其潜在机制仍然未知。“解决这个问题不仅可以满足神经科学的好奇心，而且可以带来新的分子方法，” Gil Gregor Westmeyer教授说。他是神经科学和分子影像学研究领域的主要研究人员，他的团队隶属于Helmholtz ZentrumMünchen和TUM。“对磁感受器进行逆向工程可能会导致合成生物学技术，从而利用磁场远程控制分子过程。”为了实现这一目标，Westmeyer和他的团队希望建立一个模型来研究磁感受。

整个动物界的磁感受行为证据。a概述了所选研究中报道的无脊椎动物和脊椎动物磁感受的主要实验证据。参考文献旁边的彩色圆圈表示行为实验是否提供了光依赖机制（即与“自由基对假说”一致，黄色），光依赖机制（即在长波长明暗条件下工作）的证据，与自由基配对机制不符，但与“磁铁矿假说”（黑色）相符，或者存在双重机理（黄色/黑色）。绿色阴影表示可以通过全脑光学成像访问的遗传模型生物。b本研究的设计是在不同发育阶段对斑马鱼和青med进行的。通过定制的行为分析（对少年的“运动能力”和对性成熟的鱼的“方向性偏好”）研究了幼鱼和性成熟的鱼。在青aka中绘制了“运动活性”分析过程中的神经元激活图。 dpf：受精后的天数。Ahne Myklatun等人，《自然通讯》，第9卷，文章编号：802（2018）doi：10.1038 / s41467-018-03090-6

科学家将他们的工作集中在斑马鱼和与远方有关的medaka鱼上，因为它们是脊椎动物，可以在显微镜下进行遗传定位和分析。研究人员发现，这两种鱼类的成鱼都随着实验引入的地球磁场方向的变化而改变了它们的游泳轨迹，同时仔细控制了混杂变量。有趣的是，这种影响也是在不存在可见光的情况下发生的，因此必须假定光子无关的机制。

“在此模型中，我们现在可以寻找以前未鉴定的磁感受器细胞，我们的行为实验预测该细胞将涉及磁性材料，”共同第一作者，威斯迈尔实验室的研究生Ahne Myklatun说。

此外，研究人员还能够在幼鱼幼虫中显示出类似的磁场依赖性效应。“这是决定性的优势，因为在早期发育阶段，鱼仍几乎是透明的，”博士后研究员和共同主要作者安东内拉·劳里（Antonella Lauri）说。“因此，我们可以使用成像技术在行为不断变化的磁场中研究鱼类的大脑。”科学家们已经能够识别出大脑中的一个候选区域，这一轨迹现在可能导致未知的磁性受体细胞。

这项由ERC资助的研究的首席研究员Gil Gregor Westmeyer得出以下结论：“磁感受是少数几种尚不了解其机理的感觉之一。我们在此进行的多学科工作最终将导致对磁感受及其潜在神经元计算的生物物理机制的理解。这些发现还可能提供有趣的方法来设计生物系统，以利用磁场对分子过程进行远程控制。”

出版物：Ahne Myklatun等人，“斑马鱼和青aka提供了对脊椎动物磁感受神经行为相关性的见识”，《自然通讯》，第9卷，文章编号：802（2018）doi：10.1038 / s41467-018-03090-6