12 нановольт против 560 бит/с: физик показал проблему магнитного «компаса» голубей

Потенциальный «компас» голубей в среднем ухе оказался слишком слабым для навигации. Физик Дэниел Каттниг из Эксетерского университета показал, что электрический сигнал, который должен возникать при движении головы в магнитном поле Земли, тонет во внутреннем электрическом шуме самого сенсора.

В предложенной ранее модели полукружные каналы внутреннего уха работают как миниатюрный генератор: проводящая жидкость внутри канала движется относительно магнитного поля и создаёт напряжение. Для канала диаметром около 5 мм при быстрых движениях головы расчёт даёт всего около 12 нановольт. Каттниг оценил не только величину сигнала, но и количество информации, которое такой сенсор способен передать мозгу.

Даже в максимально благоприятной модели система обеспечивала около 0,15 бит/с. Для быстрого определения направления с точностью до 5 градусов потребовалось бы более 560 бит/с — разница составляет несколько тысяч раз. Дополнительная проблема возникает из-за тепловых флуктуаций электрических зарядов: они маскируют и без того слабый сигнал, а утечка заряда через чувствительную структуру делает результат ещё хуже.

Результат не отменяет экспериментальные данные о связи внутреннего уха голубей с магнитным восприятием. Исследование, опубликованное в Science, показало активацию участков мозга, связанных с вестибулярной системой, при воздействии магнитного поля, а в клетках полукружных каналов обнаружили молекулярный аппарат, совместимый с электромагнитным восприятием. Новая работа указывает лишь на то, что именно предложенный механизм электромагнитной индукции не способен передавать достаточно информации для работы полноценного магнитного компаса — значит, для объяснения навигации голубей потребуется другой физический механизм или иная конструкция сенсора.