几十年来，科学家们已经知道候鸟利用地球的地磁场——以及光线、星星和其他线索——来引导它们进行极其漫长的旅程。但目前尚不清楚鸟类是如何感知这个相对微弱的磁场并将其用于导航的。
现在，德国研究人员提供了新证据支持候鸟确实能“看到”磁场的观点。博士后研究员多米尼克·海尔斯（Dominik Heyers）及其同事深入研究了在北欧和南非之间季节性迁徙的花园莺的大脑，发现了眼睛神经元与大脑中一个被认为与迁徙相关的区域之间的联系。
为了了解花园莺如何感知磁场，团队首先必须“让鸟儿进入迁徙状态”，海尔斯说，他们通过缩短鸟儿接触光照的时间来做到这一点。然后，他们将一种染料注入N簇，这是一个可能与迁徙相关的大脑区域，因为在夜间和鸟儿渴望迁徙时，它高度活跃，团队负责人亨里克·莫里森（Henrik Mouritsen）说。随后，研究人员将第二种染料注入鸟儿的眼睛。果然，两种染料沿着不同的神经元组渗透，并在丘脑会合，丘脑是位于大脑深处的一个视觉信息中继站。
这些数据支持了一个最初在20世纪70年代末提出的理论，该理论在过去10到15年中得到了越来越多的证据支持——即鸟类通过眼睛中专门的感受器收集磁场信息。研究人员不确定这种感受器会是什么，但在几种候鸟的眼睛中发现了隐花色素——一种已知参与某些动物昼夜节律的蛋白质，它是主要候选物。
几年前，生物物理学家预测了磁场传感分子应具有的特性，而隐花色素符合要求。与典型的鸟类光感受器蛋白吸收光能后改变形状不同，隐花色素在吸收光时会产生自由电子。地球磁场可能会影响这些自由电子的自旋，鸟类随后可以检测到这种影响，加州大学欧文分校的生物物理学家托尔斯滕·里茨（Thorsten Ritz）解释道，他没有参与海尔斯的研究。如果是这样，那么对于候鸟来说，北方和南方看起来本质上是不同的，即使在无星之夜飞越开阔的海洋，它们也可能利用这种区别来保持航向。
研究人员早就知道候鸟从上喙中一个叫做磁铁矿感受器的部分接收磁场信息，该感受器含有铁基磁性晶体。这种感受器似乎测量磁场的强度——磁场通常在两极最强——以及磁场相对于地面的角度，这也随纬度变化。
海尔斯认为，磁铁矿感受器和视觉磁感受器相互补充，鸟类使用喙中的感受器就像GPS，使用视觉磁信息就像指南针来确定它们面向哪个方向。海尔斯解释说：“如果你知道方向但不知道你在哪里，那可能无助于你找到路。”
那个叫做“北方”的暗点？ 那么，如果鸟类真的能看到地磁场，它会是什么样子呢？“我们根本不知道它具体长什么样，”莫里森说。基于磁场影响鸟类眼睛整体光敏感度的理论，海尔斯最好的猜测是，鸟类将北方看作一个暗点，光线的梯度代表其他方向。
然而，仍然存在许多悬而未决的问题。虽然里茨称这项新研究“有趣”且“非常必要”，但他也强调，新数据是将视觉与磁场感知关联起来，而不是绝对地定义神经网络。弗吉尼亚理工大学的博士后研究员蕾切尔·穆海姆（Rachel Muheim）对此表示同意，称关于与视觉相关的N簇是否参与探测磁场或仅仅参与夜视仍存在疑问。
“确凿证据仍然缺乏，”莫里森承认。尽管如此，他认为，迁徙鸟类和非迁徙鸟类之间N簇活动的差异表明它确实在导航中发挥作用，而且新数据符合视觉磁感知理论的预测。“我们有很多相关的证据，如果这不是真的，这些证据就很难解释。”
