大脑含有磁性粒子 科学家想知道为什么

在德国的一个偏远的森林实验室，科学家们正在研究人类大脑的切片，这些实验室没有城市中广泛存在的污染。

该实验室位于距离慕尼黑50英里(80公里)的隔离位置，使研究人员有机会检查大脑奇怪的怪癖：器官组织深处存在磁性粒子。

自20世纪90年代以来，科学家已经知道人脑中含有这些粒子，但研究人员并不知道为什么。一些专家提出这些颗粒具有一定的生物学意义，而其他研究人员认为这些颗粒来自环境污染。

现在，德国科学家已经证明了前者的解释。在一项新的小型研究中，研究发现大脑的某些部分比其他部分的磁性更强。也就是说，这些区域含有更多的磁性颗粒。此外，该研究中的所有七个大脑都具有非常相似的磁性粒子分布，这表明粒子不是环境吸收的结果，而是起到一定的生物学功能，研究小组在7月27日发表在“ 科学 ”杂志上的研究中写道。报告。

加州理工学院地球生物学教授约瑟夫·基尔施温克(Joseph Kirschvink)表示，这项研究是“非常重要的进步，因为它排除了污染造成的明显外部污染源”。他总是在一封电子邮件中告诉Live Science，污染始终是可能的，“但在多个人中并不相同”。

在这项研究中，研究人员观察了七十岁的人的大脑切片，这些人在二十世纪九十年代初期在54至87岁时死亡。在偏远的森林实验室，远远没有广泛的磁污染源，包括汽车尾气和烟灰，并受到屏蔽科学家们已经知道它们会吸收磁性粒子，因此将它们放在一个测量磁力的装置下面。

在进行对照读数后，研究人员将脑切片置于非常强的磁铁旁边以磁化样品，然后再读取一次。如果切片含有磁性颗粒，那么这些颗粒将在磁力计中显示为读数。

(不要担心你的大脑颗粒在日常生活中会被磁化：实验中使用的那种磁铁比你在自然界遇到的任何东西都要强大，主要作者，地球物理学教授斯图尔特吉尔德说。在慕尼黑路德维希 - 马克西米利安大学(Ludwig-Maximilian University of Munich)。该研究中的磁铁强度为1特斯拉，比地球磁场强20,000倍，强磁场约为50微特拉斯。然而，1到3特斯拉的强磁共振磁场可以磁化Kirschvink说：“为了做损伤，你需要将这些[粒子]拉到足以破坏细胞膜的位置，”Kirschvink说，并补充说他没有意识到“任何研究显示强磁静电损坏MRI的字段。“)

科学家发现大脑的大部分区域都可以被磁化; 换句话说，这些区域都含有磁性颗粒。但是在所有七个大脑中，脑干和小脑的磁性都比较高的大脑皮层更强。脑干和小脑都位于大脑的下背部，两者都比大脑皮层更具进化性。

科学家表示，目前还不清楚为什么粒子会以这种浓度模式出现。但是因为研究人员在所有被检查的大脑中发现了这种模式，“它可能具有或者具有某种生物学意义，”吉尔德说。

Gilder告诉Live Science， 例如，因为这些颗粒在大脑中更集中，然后逐渐向上逐渐变细，它们可能在帮助电信号从脊柱上行进入大脑中起作用。不过，他强调，这一发现仍然完全可以解释。

此外，由于在嗅球附近没有发现特定浓度的颗粒 - 如果颗粒被环境吸收会发生这种情况 - 吉尔德说他不认为这些颗粒是暴露于污染的结果。(这里的想法是，粒子会通过鼻子吸入，然后进入大脑的嗅球。)

研究人员假设在这些大脑区域发现的磁性粒子类型是一种叫做磁铁矿(Fe3O4)的化合物，这是基于先前的研究，这些研究在人类大脑中发现了这种粒子。然而，除了磁铁矿之外，大脑中还存在其他类型的磁性粒子，Gilder指出。

许多动物的大脑中也有磁性粒子。过去的一些研究表明，鳗鱼或海龟等动物使用这些颗粒来帮助导航。但吉尔德说，只有一组生物明确地知道使用磁铁矿颗粒在太空中定向：趋磁细菌。这些细菌沿地球磁场的磁场线迁移。