Magnetic sense in birds

Magnetorecepcja jest uważana za zjawisko powszechne wśród ptaków, będące zmysłem szczególnie istotnym dla migrantów. Zarówno u gatunków wędrownych, jak i osiadłych, zmysł magnetyczny można udowodnić eksperymentalnie. Ptaki wykorzystują ziemskie pole magnetyczne do rozróżniania kierunków geograficznych i prawdopodobnie także do uzyskiwania informacji pozycyjnej. Postrzegają linie pola magnetycznego nie rozróżniając biegunów, a kierunki rozpoznając dzięki interpretacji kąta inklinacji wektora magnetycznego. Zdolności te są przejawiane w znanych ptakowi natężeniach magnetycznych i zależą od światła, przy czym kluczowe dla właściwej orientacji jest światło o krótkiej długości fali. Zmysł kompasowy u ptaków jest oparty o regulowane zewnętrznym polem magnetycznym reakcje pary rodników, które zachodzą w oku. Za zaangażowany receptor powszechnie uznaje się kryptochrom, chociaż sposób transdukcji sygnału przez to białko wymaga jeszcze określenia. Jako komórki receptorowe proponuje się wrażliwe na ultrafiolet czopki siatkówki. Informacja o kierunkach magnetycznych wydaje się być analizowana przez niektóre rejony układu wzrokowego, szczególnie Cluster N. Drugi mechanizm magnetorecepcji jest związany z cząstkami zawierającymi nieorganiczne żelazo i prawdopodobnie uczestniczy w wykrywaniu zmian w natężeniu magnetycznym. Gałąź oczna nerwu trójdzielnego, a także buteleczka ucha wewnętrznego są uważane za jego miejsca recepcyjne. Wyzwaniem dla badaczy są jeszcze np. struktura receptorów na bazie mineralnej oraz rola nowo odkrytych wrażliwych magnetycznie komórek w pniu mózgu.

Magnetoreception is believed to be a common phenomenon among birds and it is an especially important sense for migrants. In both migratory and sedentary species, the magnetic sense is provable experimentally. Birds use Earth’s magnetic field to obtain cues about geographical directions and probably also positional information. They can perceive magnetic field lines axially, telling one direction from the opposite thanks to the interpretation of a magnetic vector inclination. These abilities are expressed in field intensities familiar to animals and are light-dependent, with the short wavelengths necessary for proper orientation. The compass sense in birds is based on radical pair processes influenced by external magnetic fields, which take place in the eyes. The protein cryptochrome is generally claimed as the compass magnetoreceptor, but its signal transduction remains to be determined. As receptor cells, ultraviolet/violet cones of the retina are proposed. Parts of the visual system, especially Cluster N, seem to be engaged in neural processing of magnetic directional information. The second mechanism of magnetoreception is associated with inorganic iron-containing particles and probably used mainly for detecting changes in magnetic intensity. The ophthalmic branch of the trigeminal nerve and inner ear lagena are suggested as its origin. Some challenging questions for the future are e.g. the structure of mineral-based receptors and the role of newly discovered magnetosensitive cells in the brainstem.