De fascinerende ontdekking uitgevoerd door wetenschappers van het California Institute of Technology (Caltech) heeft aan het licht gebracht dat het mineraal magnetiet (Fe3O4), dat gewoonlijk biochemisch neerslaat bij bacteriën, protisten en verschillende dieren, ook aanwezig is in menselijk hersenweefsel. Deze ontdekking werpt een nieuw licht op onze begrip van de fysieke processen in het menselijk lichaam en opent nieuwe vragen over de interactie tussen het menselijk lichaam en de omgeving, met name in relatie tot magnetische velden.

Het onderzoeksteam maakte gebruik van een ultrasensitieve supergeleidende magnetometer in een schone laboratoriumomgeving en ontdekte de aanwezigheid van ferromagnetisch materiaal in verschillende weefsels van het menselijk brein. Deze magnetische deeltjes, geëxtraheerd uit opgeloste hersenweefsels en geanalyseerd met transmissie-elektronenmicroscopie van hoge resolutie, elektronendiffractie en elementaire analyses, bleken mineralen te zijn in de magnetiet-maghemietfamilie. Veel van de kristalvormen en structuren vertoonden sterke gelijkenissen met die welke werden neergeslagen door magnetotactische bacteriën en vissen.

Het onderzoek impliceert dat er minimaal 5 miljoen en mogelijk zelfs meer dan 100 miljoen enkel-domein kristallen per gram aanwezig zijn in de meeste weefsels van het menselijk brein, met eigenschappen die suggereren dat de kristallen in klonten van 50 tot 100 deeltjes voorkomen. Deze biogene magnetiet in het menselijk brein kan verklaren waarom er hoge magnetische veld saturatie-effecten worden waargenomen in de Ti- en T2-waarden van magnetische resonantie beeldvorming (MRI) en mogelijk voor een verscheidenheid aan biologische effecten van laagfrequente magnetische velden.

Voorafgaand aan deze ontdekking werd algemeen aangenomen dat er geen permanent gemagnetiseerde (ferromagnetische) materialen aanwezig waren in menselijke weefsels. Deze aanname was de basis voor veel biologische en medische onderzoeken met betrekking tot het risico van blootstelling aan statische en extreem lage frequentie magnetische velden, evenals voor epidemiologische studies die verbanden suggereerden tussen zwakke elektrische velden en verschillende menselijke aandoeningen.

Hoewel eerdere zoektochten naar biogene magnetiet in menselijke weefsels niet overtuigend waren, suggereert deze nieuwe studie dat menselijk hersenweefsel vergelijkbare kristallen van biogene magnetiet bevat als die gevonden bij bacteriën en vissen. Dit opent nieuwe vragen over de mogelijke biologische effecten van magnetische velden op het menselijk lichaam en benadrukt het belang van verder onderzoek naar deze materie.

De aanwezigheid van magnetiet in menselijke weefsels heeft mogelijk verstrekkende implicaties voor de medische beeldvormingstechnologieën, met name MRI, en voor onze algehele kennis van de interactie tussen biologische systemen en magnetische velden. Verder onderzoek is nodig om de exacte rol en effecten van biogene magnetiet in het menselijk lichaam te begrijpen.