近日，德国慕尼黑大学研究团队等通过绘制鸽子大脑图谱，并对鸽子内耳细胞进行单细胞转录组测序，证明了内耳是鸟类的磁感受作用器官。研究人员表示，鸽子通过内耳中的微小电流来感知地球磁场。这种内置“罗盘”或许有助于解释一些动物是如何实现长途导航的。

关于鸟类如何感知磁场，目前有两种主流假说。一种假说认为，鸟类视网膜细胞中存在量子物理效应，使它们能够“看到”磁场。而另一种假说则认为，鸟喙中的微小氧化铁颗粒像微型指南针一样发挥导航作用。

为揭示鸽子大脑如何对磁场作出反应，慕尼黑大学神经科学家David Keays 团队做了一个实验。他们让鸽子暴露在比地球磁场稍强的磁场中1个多小时，鸽子的头部被固定住，磁场持续旋转，以模拟鸽子头部相对于地球磁场的运动。接下来，研究团队通过一种细胞活动的基因标记测量方法，分析了鸽子大脑中神经元的激活模式。通过将暴露于磁场的鸽子大脑活动图谱与未暴露于磁场中的对照组进行比较，他们发现，在接收前庭系统输入信息的大脑区域和有助于整合各种感觉刺激的大脑区域，存在与磁场相关的神经元活动。这一结果将鸽子内置“罗盘”范围缩小到前庭系统。

那么，鸽子大脑神经元究竟是如何感知磁场的？早在1882 年，法国动物学家Camille Viguier就提出，生物体内的导电物质会对磁场作出反应，从而产生电流，这赋予了动物磁感受能力。而在此前的研究中，David Keays从鲨鱼和鳐的生物物理学原理获得启发，探寻了磁感受分子机制。

鲨鱼和鳐拥有感知微弱电场的器官，这有助于它们捕食。David Keays等人发现，这些动物表达了一种对神经元电活动变化敏感的蛋白质。该蛋白质经过了 10 个氨基酸长度的插入修饰，使其能够感知由磁场产生的电流。

“那么鸽子是否也具有这种能力？答案是肯定的。”David Keays说，2019 年，他和合作者发现，鸽子的基因组中也存在类似的变异。

在新研究中，David Keays团队对鸽子前庭系统细胞进行了单细胞转录组测序，以寻找参与探测电流的分子，最终发现对电磁变化敏感的蛋白质普遍存在。因此，当鸽子点头时，其内耳中的环状结构能够为大脑提供磁场x、y、z向量信息。

为此，David Keays团队让鸽子在黑暗中暴露于磁场，重复了上述实验。实验结果表明，鸽子大脑接收磁场刺激并不需要光线。David Keays说，这似乎与基于视网膜的磁感受模型相矛盾。不过他补充道，有些动物的磁感受器官不止1种。