در ماه نوامبر در انباری در زیر آسمان بی ابر تگزاس، رابین گراب عمل جراحی مغز باز را روی پروانه سلطنتی انجام داد.

لغزهای نوار بال‌های سیاه و نارنجی پروانه را باز نگه داشته و بدن مبهم و خال‌های سفید آن را زیر میکروسکوپ چسبانده است. از طریق عدسی، مغز به صورت یک توده ریز و زرد رنگ ظاهر شد که در آن یک تترود - چهار الکترود که هرکدام نازکتر از موی انسان بودند - وارد شده بود. دکتر گروب، یک نوروبیولوژیست در دانشگاه علم و صنعت نروژ، با دقت سر پروانه را با سیلیکون مهر و موم کرد تا از جابجایی الکترودها جلوگیری کند.

پروانه با نوار مبارزه کرد. دکتر گراب به آرامی گفت: آرام باش. "حرکت را متوقف کنید."

مرحله بعدی سخت ترین مرحله بود: انتقال پروانه، تترود و همه چیز، در فضای باز به شبیه ساز پرواز، یک استوانه فلزی با انتهای باز به اندازه یک قوطی قهوه. در داخل آن، پروانه بسته می شود و اجازه می دهد تا از طریق یک میدان مغناطیسی کنترل شده به دقت پرواز کند. یک حرکت تکان دهنده در مسیر می تواند الکترودها را از جا کنده و ساعات جراحی را خراب کند. اما اگر دکتر گراب موفق می شد - اگر پروانه از انتقال جان سالم به در می برد و تترود در جای خود باقی می ماند - می توانست دقیقا لحظه ای را ثبت کند که مغز آن نوعی میدان مغناطیسی را که پادشاهان را در سراسر یک قاره هدایت می کند، حس کرد. اختلاس در میدان." src="https://static01.nyt.com/images/2025/12/23/multimedia/00hs-monarchs-grob-wfgl/00hs-monarchs-grob-wfgl-articleLarge.jpg?quality=75&auto=webp>

هر سال، پادشاهان هزاران مایل از کانادا به جنگل های صنوبر اویامل مکزیک سفر می کنند. برای پیمایش از مجموعه ای از قطب نماهای داخلی استفاده می کنند. اما فیزیولوژی دقیق دانشمندان را برای دهه‌ها ابهام کرده است: چگونه حشره‌ای با مغزی کوچک‌تر از یک دانه برنج سال به سال همان جنگل‌ها را پیدا می‌کند؟

حیوانات، از جمله انسان‌ها، برای پیمایش به مجموعه‌ای از نشانه‌های داخلی و خارجی، از جمله موقعیت خورشید و ستارگان، قطبی شدن بیش‌تر و حافظه‌های قطبی‌تر از نور، و حافظه‌های جغرافیایی بیشتر، تکیه می‌کنند. از بین همه اینها، حس مغناطیسی - توانایی مغز برای تشخیص میدان مغناطیسی زمین با حساسیت قطب نما - گریزان ترین است.

دیوید درایر، عصب شناس در دانشگاه Sweden Lund گفت: "ما می دانیم که چگونه می توانیم بو کنیم، چگونه می توانیم ببینیم، چگونه می شنویم، اما نمی دانیم که حیوانات چگونه می توانند میدان مغناطیسی را حس کنند." "این آخرین حسی است که واقعا درک نمی شود."

نقشه ها و قطب نماها

دو حس اصلی وجود دارد که یک حیوان می تواند برای ناوبری استفاده کند: حس نقشه و حس قطب نما. حس نقشه توانایی یک حیوان برای تعیین موقعیت فعلی خود نسبت به یک مکان خاص است. حس قطب نما توانایی حیوان برای استفاده از نشانه های بیرونی برای هدایت خود در جهتی خاص است.

لاک پشت های دریایی دارای هر دو هستند: آنها می توانند از میدان مغناطیسی زمین به عنوان قطب نما برای حفظ جهت استفاده کنند، اما همچنین می توانند از آن به عنوان نوعی نقشه برای تعیین مکان خود استفاده کنند. این بدان معنی است که آنها می توانند به خانه حرکت کنند، حتی از مکان هایی که قبلاً هرگز نرفته اند. حشرات مهاجر اما قطب نما دارند اما نقشه ندارند. آن‌ها می‌توانند در جهت خاصی مهاجرت کنند، اما هیچ مدرک قطعی وجود ندارد که بدانند نسبت به جایی که شروع کرده‌اند یا به کجا می‌روند، کجا هستند.

اما، به‌عنوان موضوع تحقیقات مهاجرت، حشرات نسبت به لاک‌پشت‌ها و پرندگان یک مزیت دارند: مغز و سیستم عصبی آنها کوچک‌تر و پیچیده‌تر است، بنابراین مدارهای عصبی آنها (نسبتا) ساده‌تر است. رمزگشایی کنید.

کنت لومان، زیست‌شناس در دانشگاه کارولینای شمالی در چاپل هیل، می‌گوید: «مغزهای بزرگ و سیستم‌های عصبی زمانی که واقعاً در تلاش برای درک آنچه در مغز می‌گذرد، می‌تواند چالش‌برانگیزتر باشد. او افزود و پادشاهان به طور بالقوه می‌توانند کلید درک مکانیسم‌های مهاجرت باشند.

با این حال، برخی از دانشمندان نمی‌دانند که آیا حشرات مانند پادشاهان حتی دارای حس مغناطیسی هستند یا خیر. هنریک موریتسن، زیست شناس در دانشگاه اولدنبورگ در آلمان، گفت: "فکر نمی کنم آنها یکی داشته باشند." دو دهه پیش، دکتر موریتسن، که قطب‌نمای مغناطیسی را در پرندگان مطالعه می‌کند، مطالعه‌ای درباره جهت‌گیری پادشاه منتشر کرد که هیچ مدرکی دال بر حس مغناطیسی پیدا نکرد.

او گفت: «من می‌خواهم با چشمان خودم ببینم که آن پروانه‌ها می‌توانند این کار را انجام دهند، زیرا من تلاش کردم و نتوانستم آنها را وادار به انجام آن کنم.

A. جراحی

در آلونک، دکتر گراب در حالی که اولین سیگنال‌های مغزی آن روز بر روی مانیتور سوسو می‌زد، به صفحه کامپیوتر خود خیره شد. او الکترودهایی را در چهار نوع نورون مجزا در مغز پادشاه قرار داده بود. اما پادشاهان حدود 100 میلیون نورون دارند، و او هنوز نمی‌دانست که آیا چهار نورون درست را انتخاب کرده است که در مجموعه مرکزی، منطقه‌ای که جهت‌گیری فضایی را اداره می‌کند، قرار دارند. او گفت، این مانند «کور رفتن» است.

این آزمایش شامل مقدار مشخصی از آزمون و خطا بود. پس از شناسایی چهار نورون امیدوارکننده، محققان پادشاه را به بیرون بردند و به او اجازه دادند در حالی که سیگنال‌های مغز را برای شواهدی از دریافت مغناطیسی زیر نظر داشتند، به سمت جنوب غربی پرواز کند. (علی‌رغم روند دلخراش، پروانه‌ها دردی را احساس نمی‌کنند، زیرا سیستم عصبی آنها فاقد گیرنده‌های درد است.) اگر هیچ گیرنده‌ای ظاهر نمی‌شد، دوباره با پروانه‌ای دیگر شروع می‌کردند.