Der menschliche Magnetsinn wird durch einen licht- und magnetfeldresonanzabhängigen Mechanismus vermittelt.

Koreanische Forscher zeigen in einem neuen ausgeklügelten Versuch, dass der Mensch einen funktionsfähigen lichtabhängigen Magnetfeldrezeptor in seinen Augen besitzt. Zahlreiche Organismen nutzen ihren Magnetsinn als sensorischen Anhaltspunkt für die Wanderung, die Ausrichtung des Körpers oder die Nahrungssuche. Trotz einiger widersprüchlicher Berichte wurde bislang allgemein angenommen, dass der Mensch keinen Magnetsinn besitzt. Aus Tierversuchen ist bekannt, dass lichtabhängige Radikalpaare in Cryptochrom-Flavoproteinen in den Augen von Vögeln für deren Magnetsinn verantwortlich sind. Die Forschung zur Magnetorezeption beim Menschen ist sehr begrenzt. Es wird weithin angenommen, dass das statische Magnetfeld der Erde vom Menschen nicht wahrgenommen wird, während magnetische Wechselfelder, wie z.B. niederfrequente elektromagnetische Felder (EMF) und gepulste Felder, negative Auswirkungen auf die Gesundheit bzw. therapeutische Anwendungen haben können. Zwei neuere Studien mit unterschiedlichen experimentellen Ansätzen belegen jedoch einen menschlichen Magnetsinn. In einem Drehstuhlexperiment waren ausgehungerte Männer, nicht aber Frauen, in der Lage, sich in Abhängigkeit von blauem Licht in eine bestimmte magnetische Richtung zu orientieren, die zuvor mit Nahrung in Verbindung gebracht worden war (Chae 2019). Diese Studie legt nahe, dass sich die Magnetorezeptoren in den Augen befinden. Im Gegensatz dazu zeigte eine andere Studie, welche Elektroenzephalographie verwendete, dass bei einigen menschlichen Probanden in der Dunkelheit eine Abnahme der Alpha-Hirnwellenaktivität auftrat (Wang 2019). Die beobachtete Empfindlichkeit gegenüber der Polarität der angelegten Magnetfelder deutet auf einen Mechanismus auf Magnetitbasis hin.

Um die Existenz und den zugrundeliegenden Mechanismus des menschlichen Magnetsinns festzustellen, haben die Autoren die magnetische Orientierung bei Männern untersucht, indem die Drehstuhlmethode mit einem Zwei-Alternativen-Forced-Choice-Paradigma (2-AFC) kombiniert wurde. Vor dem Experiment wurden die Probanden 18–20 Stunden hungern gelassen. Um die Probanden mit verschiedenen Erdmagnetfeld-ähnlichen Magnetfeldern zu versorgen (d.h. durch Modulation der Gesamtintensität, der Neigung oder der Richtung des magnetischen Nordens), wurde ein Spulensystem aus drei doppelt gewickelten, orthogonalen, rechteckigen Helmholtz-Spulen (etwa 2 x 2 m) benutzt. Die Versuchsperson saß auf einem drehbaren Kunststoffstuhl in der Mitte der dreidimensionalen Spulen, wobei sich ihr Kopf im mittleren Bereich der vertikalen Achse der Spulen befand. Am Anfang jedes Experiments wurde der Proband in Richtung des magnetischen Nordens gedreht und es wurde ihm ein Schokoladenchip gegeben, den er innerhalb von 30 s essen durfte („mit Nahrungsmittelassoziation“, 16 Durchläufe pro Proband), oder es wurde kein Schokoladenchip gegeben (weitere 16 Durchläufe pro Proband). Daraufhin wurde der magnetische Norden innerhalb des Dreispulensystems zufällig um entweder 90 oder 180 Grad in Uhrzeigerrichtung gedreht, und der Proband musste die neue Nordrichtung „erfühlen“.

Es wurde auch getestet, ob niederfrequente EMF mit bestimmten Frequenzen die magnetische Orientierung beim Menschen stören, was weitere Schlüsse erlaubte.

Die magnetische Orientierung der Probanden war empfindlich gegenüber der Wellenlänge des einfallenden Lichts und hing entscheidend davon ab, ob blaues Licht die Augen erreichte. Die Versuchspersonen wurden in Abhängigkeit vom Nahrungsmittelkontext als unterschiedlich magnetisch orientiert eingestuft und daraufhin in zwei Gruppen unterteilt. Gruppe 1 zeigte höhere Orientierungsfähigkeit als zufällig erwartet im hungernden Zustand bei Anwesenheit von Blaulicht, Gruppe 2 jedoch schlechtere Orientierungsfähigkeit als zufällig erwartet unter gleichen Umständen. Gruppe 2 zeigte jedoch überdurchschnittlich gute Orientierungsfähigkeit im Dunkeln. Unter einer Erdmagnetfeld-Bedingung von nahezu Null während der Assoziationsphase zeigte keine der beiden hungernden Gruppen einen signifikanten Unterschied in der Rate der korrekten Orientierung mit und ohne Nahrungsmittelassoziation. Wurden die Probanden hingegen normal ernährt, zeigte die Gruppe 1, nicht aber die Gruppe 2, eine signifikante Abnahme der korrekten Orientierungsrate. Blaues Licht allein reichte aus, um die Erfolgsrate bei ausgehungerten Probanden der Gruppe 1 zu erhöhen.

Ein niederfrequentes EMF bei 1,26 MHz, der Elektronen-Larmorfrequenz im umgebenden Erdmagnetfeld, wurde auf Probanden angelegt, die eine korrekte Orientierungsrate von mehr als 0,5 gezeigt hatten. 1,26 MHz, aber nicht 1,89 MHz, störten die magnetische Orientierung im Vergleich zur Kontrolle signifikant. Als die Stärke des statischen Magnetfeldes um 50 % auf 67,5 µT erhöht wurde, so dass die Larmor-Frequenz 1,89 MHz betrug, wurde festgestellt, dass das 1,89-MHz-Feld, aber nicht das 1,26-MHz-Feld, die Rate der korrekten Orientierung signifikant reduzierte.

Die magnetische Reaktion auf blaues Licht entspricht in etwa dem Absorptionsspektrum von vollständig oxidiertem FAD in Cryptochrom (Wellenlängen unter 500 nm), und es wurde berichtet, dass Cryptochrome in der menschlichen Retina vorkommen, was darauf hindeutet, dass Cryptochrome Magnetorezeptoren beim Menschen sind. Zum Verständnis der komplizierten lebensmittelkontext- und gruppenabhängigen Orientierungsprofile wird Folgendes vorgeschlagen: freie Radikale, z. B. reaktive Sauerstoffspezies wie O2–, treten aufgrund unterschiedlicher Stoffwechselraten in verschiedenen Konzentrationen auf, abhängig von Hunger, Körpergewicht oder exponierten Magnetfeldern.

Auf den ersten Blick sind die Hauptergebnisse dieser Studie, d.h. die durch blaues Licht und den Radikalpaar-Mechanismus vermittelte magnetische Orientierung, nur schwer mit den Ergebnissen von Wang et al. 2019 in Einklang zu bringen, die einen lichtunabhängigen, auf Magnetit basierenden Mechanismus für den menschlichen Magnetsinn darlegen. In den beiden Studien wurden jedoch sehr unterschiedliche experimentelle Ansätze verwendet, die möglicherweise unterschiedliche Rezeptoren untersuchen. Dies könnte mit Vögeln verglichen werden, von denen man annimmt, dass sie Radikalpaare in den Augen (für die Richtungswahrnehmung) und Magnetit anderswo (für die Intensitätswahrnehmung) verwenden. Diese Ergebnisse belegen die Existenz eines menschlichen Magnetsinns und deuten auf einen zugrundeliegenden quantenmechanischen Magnetorezeptionsmechanismus hin. (AT)