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想像一下，如果你的手機導航壞了，把你丟在離家幾千公里的陌生地方，你能找得到路回家嗎？我大概沒辦法，不過鴿子可以。一個世紀以來，科學家都知道鴿子有內建「GPS」，能感應地球磁場，但這個「磁場接收器」到底長在哪裡？是大腦、鼻子，還是眼睛？
這一直是生物學界的懸案。直到 2025 年 11 月發表在《Science》的一篇重磅研究，科學家終於用一種「我全都要」的霸氣方法，鎖定了真正的接收器位置，並破解了鴿子如何區分「我在轉彎」還是「磁場在變」的物理難題。
為什麼以前的人找不到？
在過去，研究「磁覺（Magnetoreception）」就像是在玩一場超高難度的「威利在哪裡」。
以前的科學家受限於技術與預算，只能採用「假說驅動（Hypothesis-driven）」的方法。也就是說，他們必須先「猜」一個位置，然後把那個部位切片、染色來檢查。
有人覺得應該是依賴光線的化學反應，所以應該是眼睛，於是就去盯著視網膜和視覺區看。
有人猜是鳥喙，因為在裡面發現磁鐵礦，所以只檢查三叉神經。
這種方法的問題在於：如果你猜錯了房間，你永遠找不到兇手。 這種「分子級捉迷藏」的局限性，導致科學界經常爭論不休，卻始終缺乏決定性的證據。
這次，因為技術進步太多了，讓研究團隊可以不用再瞎猜。他們採用了「無偏差全腦篩選（Unbiased whole brain screen）」策略，就像那句「小孩子才做選擇，我全部都要」一樣的霸氣。
另外，他們使用了一種叫 iDISCO 的技術，把鴿子的大腦變得像玻璃一樣透明。
透過利用光片顯微鏡（Light sheet microscopy），直接掃描整個大腦半球，一次記錄數百萬顆細胞的活動。
運用大數據分析，他們得以觀察哪些神經元在磁場刺激下特別活躍，並留下了活動紀錄（C-FOS 蛋白）。
結果發現，以前大家爭論不休的視覺區和嗅覺區全都「靜悄悄」。真正亮起來的，是負責平衡與聽覺的內側前庭核（VeM）。這就像是大家都在客廳和廚房用眼睛找鑰匙，結果當你把鑰匙連上AirTag以後，發現鑰匙其實掉在廁所裡。
前庭系統亮起來，會不會只是大腦暈了？
找到了前庭系統（內耳）雖然令人興奮，但馬上引發了另一個疑問。
前庭系統的主要功能是偵測頭部轉動（讓你不會暈車，保持平衡）。當鴿子轉頭時，內耳半規管裡的淋巴液流動，會物理性地推動感受器，告訴大腦「我在轉」。
那麼問題來了：我們怎麼確定看到的是鴿子對「磁場訊號」的反應？萬一鴿子剛好在轉頭呢？
研究團隊透過兩個層次破解了這個謎題：
首先，他們把鴿子的頭固定住，絕對不讓牠動，然後旋轉周圍的磁場（150 µT）。因為頭沒有動作，內耳的液體沒有流動，理論上「平衡覺」應該不會被觸發。這時候，如果前庭還是亮起來，就應該不是轉頭，而是磁場。
結果發現，在這樣的情況下，前庭核的神經元依然瘋狂活化；也就是說，應該是磁場的變化造成前庭核的神經元活化。
這證明了這些神經元接收到的不是「轉動」的機械訊號，而是純粹的「磁場」訊號。而且，這需要變動的磁場（電磁感應原理），靜止的磁場是無效的。
把頭固定不動，雖然解釋了一部分的狀況，但是在大自然中，鴿子飛的時候頭一定會動啊！大腦要如何區分雜訊？研究團隊提出了一個精彩的「減法模型（Subtractive calibration）」：
他們對內耳細胞進行了單細胞定序（scRNA-seq），發現了兩類關鍵細胞：
第一型毛細胞 (Type I Hair Cells)為傳統的機械感受器。只有當淋巴液流動（真的轉頭）推動上面的果凍狀構造（壺腹帽）時，它才會發送訊號。
第二型毛細胞 (Type II Hair Cells)，它既能感受機械力，同時因為擁有特殊的電壓敏感通道 (Ca_V1.3 和 BK)，它也能感受磁場變化產生的微弱感應電流。這是因為磁場變化在內耳淋巴液中產生了微弱的電壓差，而這些細胞剛好對電壓非常敏感。
研究團隊認為，當鴿子真的在轉頭的時候，兩種毛細胞都會有反應；但是當掃描磁場時，只有第二型毛細胞有反應（偵測到感應電壓）。
當大腦把第一型毛細胞的訊號「減掉」後還有訊號時，就會認定剩下的一定是磁場訊號！
有趣的是，研究團隊發現這種依靠電壓通道來感應環境的能力，早在鯊魚和魟魚身上就有了。鳥類並不是發明了什麼高科技新裝備，而是重新利用了脊椎動物老祖宗留下來的「電感受」零件，配合精密的腦部運算，把自己變成了地球上最高效的導航大師。
與其說是趨同演化，這比較像是「舊瓶裝新酒」的同源演化！鳥類應該是重新啟用了老祖宗（遠古魚類）留下來的這套分子工具箱，把它改裝一下拿來感應磁場，而不是自己重新發明了一次。
這就是科學最迷人的地方：有時候，破解謎題的關鍵不在於尋找全新的事物，而在於用全新的視野（比如全腦透明化技術），去重新審視那些我們以為已經很了解的構造。
當然，科技的進步也讓研究團隊能霸氣地進行「全腦掃描」，而不是看一個、兩個基因；想到這裡，真覺得時代進步得實在很驚人啊...
參考文獻：
Gregory C. Nordmann et al. ,A global screen for magnetically induced neuronal activity in the pigeon brain. Science 0,eaea6425 DOI:10.1126/science.aea6425
