原文發(fā)表于 《科技導報》2025年第23期科技新聞-前沿動態(tài)

鴿子內耳藏著“生物羅盤”，揭示不迷路秘密

圖片來源：Pixabay

鳥類如何利用地球磁場進行長距離遷徙導航，一直是生物學界的未解之謎。德國慕尼黑大學的研究團隊通過繪制鴿子大腦圖譜，并對鴿子內耳細胞進行單細胞轉錄組測序，證明了內耳是鳥類的磁感受器官，揭開了動物感知地球磁場的核心神經機制。2025年11月20日，相關研究成果發(fā)表于

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關于鳥類如何感知磁場，目前有2種主流假說。一種認為，鳥類視網膜細胞中存在量子物理效應，使它們能夠“看到”磁場。而另一種則認為，鳥喙中的微小氧化鐵顆粒像微型指南針一樣發(fā)揮導航作用。然而，研究人員對于動物感知磁信息的具體大腦區(qū)域、感覺神經元如何產生電磁變化敏感性知之甚少。

慕尼黑大學神經科學家David Keays團隊采用全腦活動掃描技術，結合組織透明化與光片顯微鏡，首次在鴿子腦中觀測到磁刺激引發(fā)的特異性神經激活。他們讓鴿子暴露在比地球磁場稍強的磁場超1 h，同時固定鴿子頭部并旋轉磁場，以模擬鴿子頭部相對于地球磁場的運動。

隨后，Keays團隊通過基因標記測量法分析鴿子大腦中神經元的激活模式。通過將暴露于磁場的鴿子大腦活動圖譜與未暴露的對照組進行比較，研究人員發(fā)現，在接收前庭系統輸入信息和整合各種感覺刺激的大腦區(qū)域，存在與磁場相關的神經元活動。該發(fā)現將鴿子“內置羅盤”的感應范圍縮小到前庭系統。

類似鯊魚和鰩擁有感知微弱電場的器官。Keays團隊發(fā)現，這些動物表達了一種對神經元電活動變化敏感的蛋白質。該蛋白質經過10個氨基酸長度的插入修飾，使其能夠感知由磁場產生的電流。

Keays表示，他和合作者在2019年發(fā)現鴿子的基因組中也存在類似的變異。在這項研究中，他們對鴿子前庭系統細胞進行單細胞轉錄組測序，以尋找參與探測電流的分子，最終發(fā)現對電磁變化敏感的蛋白質廣泛存在。因此，當鴿子點頭時，其內耳中的環(huán)狀結構能夠為大腦提供磁場的三維方向信息。

基于實驗數據，研究者提出了全新模型：磁場信號經半規(guī)管毛細胞捕獲后，通過前庭核中繼，最終投射至尾側中腦皮層進行空間導航整合。這條“前庭—中腦皮層通路”首次將外周感應與中樞處理串聯，完善了動物磁感應的理論框架。

（ 綜合：

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