Pour certaines créatures, le champ magnétique qui enveloppe notre planète sert de boussole pour la navigation ou l'orientation.
Les oiseaux migrateurs, les tortues de mer et certains types de bactéries sont comptés parmi les espèces grâce à ce système de navigation intégré. Mais qu'en est-il des humains? Selon une nouvelle étude, les humains peuvent également détecter le champ magnétique terrestre.
La nouvelle étude, publiée aujourd'hui (18 mars) dans la revue eNeuro, fournit la première preuve directe, à partir d'analyses cérébrales, que les humains peuvent le faire, probablement à travers des particules magnétiques dispersées autour du cerveau.
La capacité de détecter le champ magnétique, appelé magnétoréception, a été suggérée pour la première fois chez l'homme dans les années 1980. Mais des études ultérieures sur le cerveau, des années 1990, n'ont trouvé aucune preuve de cette capacité.
Mais avec l'accès à de nouvelles techniques d'analyse de données, un groupe international de chercheurs a décidé de revoir la donne.
Manipuler le champ magnétique
Pour étudier si les humains peuvent détecter le champ magnétique, 34 adultes ont été invités à s'asseoir dans une chambre d'essai sombre ornée de grandes bobines carrées. Des courants électriques ont traversé ces bobines, modifiant le champ magnétique dans la chambre…
L'intensité de ce champ magnétique était à peu près la même que celle qui entoure notre planète, a déclaré l'auteur principal de l'étude Connie Wang, étudiante au doctorat au California Institute of Technology. À titre de comparaison, il est environ 100 000 fois plus faible que ceux créés par les appareils d'IRM, a noté Wang.
Les participants ont été invités à se détendre et à fermer les yeux pendant que les chercheurs manipulaient le champ magnétique autour d'eux. Au cours de l'expérience, les appareils d'électroencéphalogramme (EEG) ont mesuré un type d'onde cérébrale appelé onde alpha. On sait que les ondes alpha diminuent d'amplitude lorsque le cerveau capte un signal, que ce soit la vue, le son… ou quelque chose de magnétique.
Le cerveau répond
Sur les 34 participants, les scintigraphies cérébrales de quatre individus ont montré de fortes réactions à un changement du champ magnétique: un changement du nord-est au nord-ouest. Ce décalage serait le même qu'une personne à l'extérieur de la chambre déplaçant rapidement sa tête de gauche à droite, sauf que la tête se déplace à travers le champ magnétique statique plutôt que le champ qui se déplace autour d'elle.
Chez les quatre individus, les ondes cérébrales alpha ont diminué jusqu'à 60% en amplitude. Mais ils n'ont répondu que lorsque le champ s'est déplacé du nord-est vers le nord-ouest - pas dans l'autre sens.
"Nous ne nous attendions pas vraiment à une réponse asymétrique", a déclaré Wang à Live Science. Bien qu'il ne soit pas clair pourquoi cela s'est produit, les chercheurs pensent que cela pourrait être quelque chose d'unique pour les individus, tout comme la façon dont certaines personnes sont droitières et d'autres gauchers.
Plusieurs participants ont également eu une forte réponse à une autre série d'expériences qui ont modifié l'inclinaison du champ, ce qui se passerait si vous voyagiez entre les hémisphères nord et sud.
Pour s'assurer que les résultats n'étaient pas un hasard, les répondants à l'étude ont été re-testés plusieurs semaines plus tard - et les résultats se sont avérés exacts. Stuart Gilder, professeur de géophysique à l'Université Ludwig-Maximilian de Munich qui ne faisait pas partie de la nouvelle étude, a déclaré que les résultats répétés ont rendu l'étude convaincante.
Gilder a déclaré qu'il ne considérait pas la conclusion que la plupart des gens ne pouvaient pas détecter le champ magnétique comme un compte par rapport à l'étude, car la capacité pouvait être exprimée différemment dans différents cerveaux. "Certaines personnes sont vraiment bonnes en art et certaines personnes sont vraiment bonnes en mathématiques", a déclaré Gilder à Live Science. Les organes n'ont pas "à se comporter ou à réagir de la même manière".
Pourtant, l'étude soulève quelques questions supplémentaires, a-t-il noté. Par exemple, comment les gens percevraient-ils le champ s'ils étaient couchés ou si le champ magnétique se déplaçait plus lentement?
Navigation ancienne
On ne sait pas pourquoi certains humains semblent être capables de magnétoréception, mais en théorie, la compétence pourrait aider à l'orientation, ou être un vestige d'une capacité qui a évolué très tôt pour aider les créatures - même les anciens chasseurs-cueilleurs - à naviguer. "De nombreux animaux utilisent le champ magnétique terrestre pour la navigation", a déclaré Wang Live Science. "Il y a un si large éventail de créatures qui ont ce sens que nous pensons que les humains, au moins, ont des vestiges de ce sens, même si nous ne l'utilisons plus tellement dans notre vie quotidienne."
Et de nombreuses questions demeurent sur la magnétoréception en général, comme son fonctionnement. En effet, les scientifiques ont compris comment fonctionne la magnétoréception chez un seul type de créature: un type de bactéries appelées bactéries magnétotactiques. Ces microbes migrent le long des lignes de champ du champ magnétique de notre planète à l'aide de particules magnétiques appelées magnétite (Fe3O4).
Ces particules de magnétite sont connues pour exister dans le cerveau humain depuis des décennies - et ont été découvertes pour la première fois par Joseph Kirschvink, professeur de géobiologie à Caltech, qui est l'auteur principal de la nouvelle étude.
De plus, une étude publiée en août 2018 dans la revue Scientific Reports du groupe de Gilder a révélé que ces particules magnétiques étaient dispersées dans le cerveau humain. Leur présence répandue dans le cerveau suggère que les particules ont probablement servi à une sorte de but biologique, ont conclu les auteurs de cette étude.
Note de l'éditeur: Cet article a été mis à jour le 19 mars pour clarifier que les particules magnétiques ne sont pas confinées à un "cerveau" chez les microbes. Les bactéries sont généralement constituées de cellules uniques et n'ont donc pas de cerveau.
