براساس اولين مطالعاتي كه حدود 50 سال پيش انجام شد، حيوانات بعضي وقت‌ها از ميدان‌هاي مغناطيسي براي هدايت و راهنمايي گروه در زمان مهاجرت استفاده مي‌كنند. درسال 1950 محققان دريافتند سينه‌سرخ‌ها در زمان مهاجرت، معمولا درجهت قطب جنوب زمين حركت مي‌كنند، حتي اگر نشانه‌هاي بينايي و بصري خاصي هم وجود نداشته باشد. سال 1960 محققان در آزمايشي با پوشش‌هاي الكترومغناطيسي اطراف قفس پرندگان را پوشاندند، تا به اين وسيله آنها را فريب داده و وادار كنند به مسير اشتباه بروند. آنها از اين طريق پي‌بردند نيروي مغناطيسي نقش موثري در جهت‌يابي و مسيريابي پرندگان دارد. همچنين پرندگان نه تنها به 2 قطب شمال و جنوب كه به انحرافات و تغييرات حوزه مغناطيسي زمين كه از يك قطب به قطب ديگر متفاوت است نيز حساسند. شايان ذكر است كه انحرافات و تغييرات حوزه مغناطيسي زمين تنها شامل انحراف بين دو قطب نيست، بلكه مواد مغناطيسي موجود در پوسته زمين نيز به نوعي سبب تغيير و اختلال در مسير اصلي و مستقيم درميدان مغناطيسي زمين مي‌شود. به نظر مي‌رسد برخي حيوانات مانند لاك‌پشت‌هاي دريايي، از يك نقشه ذهني برخوردارند كه به آنها كمك مي‌كند مسير حركت خود را بدرستي به سمت شمال مغناطيس زمين بيايند و به مقصد نهايي خود برسند. در يك طرح آزمايشي عده‌اي از محققان با ايجاد حوزه‌هاي مغناطيسي مصنوعي و ساختگي تلاش كردند تا لاك‌پشت‌ها را به مسيرهاي ديگري غير از مسير اصلي خود منحرف كنند، اما مشخص شد آنها در چنين مواقعي سعي مي‌كنند به‌طور پايدار در مسيري مستقيم و در جهت شمال به سوي مقصد صحيح خود حركت كنند. مي‌توان گفت اين جانداران از يك نقشه ذهني توانمند دروني برخوردارند و در شرايط مختلف براساس آن مسير حركت و مقصد خود را شناسايي مي‌كنند. دانشمندان معتقدند احتمالا برخي از جانداران ديگر نيز از اين نقشه ذهني بهره‌مندند. آنها مي‌گويند احتمالا پرندگان نيز از يك نقشه ذهني براي جهت‌‌يابي در شرايط وجود تغييرات ميدان مغناطيسي استفاده مي‌كنند. اما در اين ميان دانشمندي به نام Anna Gagliard برخلاف ديگر دانشمندان، معتقد است نقشه‌هاي ذهني در پرندگان ضعيف است و آنها براي مسيريابي خود از حس‌هايي ديگر بهره مي‌برند. او طي آزمايشي كه روي كبوترها انجام داد، دريافت اين پرندگان با دستكاري حس بويايي خود از يافتن مسير عاجز مانده و گم مي‌شوند. محققان مي‌گويند احتمالا پرندگان از حسي به نام magnetometer برخوردارند كه به آنها در جهت‌يابي كمك مي‌كند. از طرفي اعتقاد برآن است كه پرندگان از نشان‌هاي طبيعي ديگري چون خورشيد و ماه و ستارگان نيز استفاده مي‌كنند. آنها قادرند براساس امواج دريا، نور ماه و ستارگان به مسير درست خود هدايت شوند. حتي اين جانداران قادرند از حس بويايي نيز براي جهت‌يابي درست كمك بگيرند. گروهي از دانشمندان دريافتند قطب‌نماي طبيعي و دروني جانوران معمولا هنگام شب از كار مي‌افتد، آنها معتقدند اين حس دروني در حيوانات وابسته به نور است. آنها مشاهده كردند درشرايط آزمايشگاه پرندگان براي رسيدن به مقصد مورد نظر نياز به نورآبي با طول موج كوتاه دارند. درواقع احتمالا حيوانات حس مغناطيسي خود را هنگام روز با نورخورشيد مورد سنجش قرار مي‌دهند و مسير را هنگام روز ارزيابي كرده و به خاطر مي‌سپارند و در زمان شب و تاريكي براساس آن مسيراصلي را يافته و دنبال مي‌كنند. براين اساس محققان در آزمايشي 18 پرنده را در قفسي گذاشتند و با پوشاندن قفس آنها را در معرض ميدان مغناطيسي مصنوعي قرار دادند و جهت غرب را به جاي جهت شمال به آنها القا كردند. سپس در قفس را باز كرده و پرندگان را دنبال كردند. آنها دريافتند اين پرندگان به جاي جهت شمال زمين به سمت غرب در حركتند. اما نكته جالب آن بود كه با روشن شدن هوا آنها مسير حركت خود را اصلاح كرده و به سمت شمال و مسير اصلي خود بازگشتند. دانشمندان تصور مي‌كنند احتمالا نورخورشيد نقش مهمي برحس قطب نماي دروني و جهت‌يابي آنها دارد.

محققان درصدد برآمدند به‌دنبال ارگاني خاص بگردند كه نقش اساسي در بروز حس نيروي مغناطيسي درحيوانات دارد. آنها براساس شواهد موجود دريافتند اين ارگان يا مكانيسم خاص مي‌تواند يك سلول منفرد و خاص باشد كه ممكن است درهرجايي از بدن موجود زنده وجود داشته باشد. آنها تصور مي‌كردند اين ارگان ريز ميكروسكوپي به نوعي نقش اساسي برحس جهت‌يابي دروني حيوانات دارد. اين سلول‌ها احتمالا به ضعيف‌ترين نيروي مغناطيسي حساس است. آنها بالاخره براساس شواهد موفق شدند اين مكانيسم و اين سلول را در نوعي باكتري شناسايي كنند. اين باكتري‌ها قادر بودند از مكانيسم خاصي استفاده كرده و مسير و جهت حركت خود را درميان گل و لاي كف دريا بيابند. سال 1970 محققان دريافته بودند اين باكتري‌ها، داراي اجزاي ريز مغناطيسي حاوي اكسيد آهن هستند كه به ميدان مغناطيسي زمين حساس بوده و باكتري به كمك آن قادر به جهت‌يابي صحيح است. در ادامه محققان بابررسي آناتومي كبوترها دريافتند در اين پرندگان، ساختارهاي بسيار ريز در حد نانومتر در بالاي منقارشان وجود دارد كه با حساسيت به ميدان مغناطيسي زمين به آنها در جهت‌يابي كمك مي‌كند. اين ساختارهاي بسيار ريز به نوعي با سيستم عصبي پرنده در ارتباط است و هرگونه تغيير محيطي را به مغز مخابره مي‌كند و دستورات لازم براي جهت‌يابي درست را دريافت مي‌كند. در ادامه محققان دريافتند مشابه چنين ساختارهايي در ديگر جانداران نيز وجود دارد كه مي‌تواند كوچك‌ترين تغيير و انحراف مغناطيسي را درميدان مغناطيسي زمين شناسايي كرده و با تقويت آن به مغز جاندار مخابره‌اش كند. دانشمندان معتقدند حس مغناطيسي دراغلب جانداران شبيه به ماهي رنگين‌كماني است. در اين ماهي اجزاي ريز حاوي اكسيد آهن كه به نيروي مغناطيسي زمين حساس است، در سلول‌هاي گيرنده‌اي درقسمت سر ماهي قرار دارند كه به جاذبه و تغييرات ميدان مغناطيسي زمين حساس است. به‌طوري كه با اندك تغييرات امواج و ميدان مغناطيسي زمين در اطراف ماهي در اين سلول‌ها كانال‌هاي خاصي باز مي‌شود كه يون‌هاي مربوط از اين كانال‌ها عبور كرده و اطلاعات تغييرات محيط را به سيستم عصبي جاندار منتقل كرده و دستورات لازم را براي جهت‌يابي درست به ماهي مي‌رساند.

محققان براين باورند كه ساختارهاي درك نيروي مغناطيسي در حيوانات بايد با نورون‌هاي خاصي در مغز مرتبط باشد. چرا كه آنها مشاهده كردند با تغيير و انحراف در ميدان مغناطيسي زمين، اين اجزا و ساختارهاي خاص، يون‌هايي را آزاد كرده كه اين يون‌ها با نورون‌هاي خاص عصبي در ارتباطند و پيام‌هاي لازم را به مغز مخابره مي‌كنند و حيوان را در جهت‌يابي و مسيريابي صحيح هدايت مي‌كنند. درسال 1970 دانشمندان دريافتند هنگام تغيير ميدان مغناطيسي يا تغيير جهت، واكنش‌هاي شيميايي خاصي در بدن جانداران رخ مي‌دهد. در ادامه تحقيقات مشخص شد اين واكنش‌ها در رنگدانه‌هاي موجود در چشم رخ مي‌دهد. در آن زمان هنوز چگونگي اين واكنش‌ها مشخص نشده بود. سال 1990 بيوشيميست‌ها دريافتند پروتئيني به نام cryptochrome در رنگدانه‌هاي شبكيه چشم پستانداران وجود دارد كه به نوعي با حس جهت‌يابي و تغييرات مغناطيسي در ارتباط است. در ادامه مطالعات بعد از سال‌ها آنها دريافتند اين پروتئين در سلول‌هاي خاصي در شبكيه چشم وجود دارد و قادر است با ايجاد يكسري واكنش‌هاي شيميايي خاص، تغييرات محيطي و اطلاعات لازم را دريافت كند. آنها مشاهده كردند همراه با تغييرات ميدان مغناطيسي يك پرتو يا يك فوتون نوري به اين سلول‌ها برخورد كرده و با برخورد با الكترون‌هاي موجود در اين پروتئين، اين الكترون‌ها را به چرخش وا مي‌دارد و جهت چرخش اين الكترون‌ها به نوعي برجهت‌يابي جانور موثر است. در واقع با تغيير ميدان مغناطيسي و ايجاد واكنش‌هاي شيميايي خاص، اطلاعات لازم در مورد تغييرات ايجاد شده در محيط به جاندار اعلام مي‌شود. در واقع تا زماني كه الكترون‌ها به صورت غيرموازي چرخش كنند، واكنش شيميايي رخ نخواهد داد اما زماني كه با ورود فوتون‌هاي نوري و برخورد آن با پروتئين و الكترون‌ها، جهت چرخش الكترون‌ها تغيير ‌كند و وقتي هردو در جهت موازي گردش كنند، واكنش شيميايي مورد نظر رخ خواهد داد و چرخش الكترون‌ها هرچه در حالت موازي باقي بماند، واكنش‌ها شدت و سرعت مي‌گيرد. در نهايت وقوع اين واكنش‌ها بستگي به گردش الكترون‌ها دارد و گردش الكترون‌ها نيز دراثر تغييرات ميدان مغناطيسي و ورود فوتون‌ها اتفاق مي‌افتد. اين مكانيسم پيچيده درواقع به جهت‌يابي و مسيريابي جانوران كمك بزرگي مي‌كند.همچنين دانشمندان دريافتند امواج راديويي نيز مي‌تواند برسيستم حس مغناطيسي جانوران بخصوص پرندگان اثر بگذارد. به‌طوري كه اين امواج برگردش الكترون‌هاي موجود در پروتئين cryptochrome اختلال ايجاد كرده و بابروز اختلال در اين مكانيسم، جهت‌يابي و مسيريابي پرندگان دچار مشكل مي‌شود. در ادامه محققان با مطالعه روي مگس‌هاي ميوه دريافتند اين مگس‌ها به كمك اين پروتئين و اين مكانيسم، قادرند مسير حركت خود را تعيين كنند. مشاهده شد زماني كه اين مگس‌ها ژن مربوط به اين پروتئين را از دست مي‌دهند، توانايي خود را در جهت‌يابي از دست خواهند داد. در جديدترين مطالعات انجام‌يافته سال 2011 محققان با شناسايي ژن مرتبط با پروتئين cryptochrome موفق به شناسايي ژني مشابه با اين پروتئين در انسان‌ها شدند و معتقدند انسان‌ها نيز به نوعي داراي حس دروني مغناطيسي و جهت‌يابي هستند. هرچند هنوز چگونگي ساز‌وكار اين حس در آدمي شناسايي نشده است. البته درمطالعه جديد ديگري محققان موفق به شناسايي حس الكترومغناطيسي در برخي ماهي‌ها و كوسه‌ها شدند. آنها دريافتند اين جانوران با داشتن مكانيسمي خاص قادرند ضعيف‌ترين ميدان الكتريكي حدود يك‌بيليونيوم ولتاژ را درمحيط اطراف درك و احساس كند. محققان اميدوارند با درك دقيق مكانيسم‌هاي مرتبط با ميدان‌هاي مغناطيسي و الكتريكي بتوانند در آينده ريزترين، قوي‌ترين و حساس‌ترين آنتن‌ها و ردياب‌ها را طراحي كرده و بسازند و به اين ترتيب بتوانند گامي بزرگ در ساخت وسايل الكترونيكي هوشمند آينده بردارند.