Migratory songbirds have the remarkable ability to extract directional information from the Earth's magnetic field1,2. The exact mechanism of this light-dependent magnetic compass sense, however, is not fully understood. The most promising hypothesis focuses on the quantum spin dynamics of transient radical pairs formed in cryptochrome proteins in the retina3-5. Frustratingly, much of the supporting evidence for this theory is circumstantial, largely because of the extreme challenges posed by genetic modification of wild birds. Drosophila has therefore been recruited as a model organism, and several influential reports of cryptochrome-mediated magnetic field effects on fly behaviour have been widely interpreted as support for a radical pair-based mechanism in birds6-23. Here we report the results of an extensive study testing magnetic field effects on 97,658 flies moving in a two-arm maze and on 10,960 flies performing the spontaneous escape behaviour known as negative geotaxis. Under meticulously controlled conditions and with vast sample sizes, we have been unable to find evidence for magnetically sensitive behaviour in Drosophila. Moreover, after reassessment of the statistical approaches and sample sizes used in the studies that we tried to replicate, we suggest that many-if not all-of the original results were false positives. Our findings therefore cast considerable doubt on the existence of magnetic sensing in Drosophila and thus strongly suggest that night-migratory songbirds remain the organism of choice for elucidating the mechanism of light-dependent magnetoreception.

Abstract Soon after birth, naïve animals and newborn babies show spontaneous attraction towards faces and face-like stimuli with three dark features representing eyes and a mouth/beak. While neurons selectively responding to faces have been found in the inferotemporal cortex of adult primates, face-selective domains in the brains of young monkeys seem to develop only later in life after exposure to faces. This has fueled a debate on the role of experience in the development of face-detector mechanisms, since face preferences are well documented in naïve animals, such as domestic chicks reared without exposure to faces. Here we demonstrate that neurons in a cortex-homologue area of one-week-old face-naïve domestic chicks selectively respond to a face-like configuration. Our single-cell recordings show that these face detectors do not respond to alternative configurations or isolated facial features. Moreover, the population activity of face-selective neurons accurately encoded the face-like stimulus as a unique category. Thus, our findings show that face detectors are present in the brains of very young animals without pre-existing experience.

Abstract Numerical cognition is ubiquitous in the animal kingdom. Domestic chicks are a widely used developmental model for studying numerical cognition. Soon after hatching, chicks can perform sophisticated numerical tasks. Nevertheless, the neural basis of their numerical abilities has remained unknown. Here, we describe for the first time number neurons in the caudal nidopallium (functionally equivalent to the mammalian prefrontal cortex) of young domestic chicks. Number neurons that we found in young chicks showed remarkable similarities to those in the prefrontal cortex and caudal nidopallium of adult animals. Thus, our results suggest that numerosity perception based on the labeled-line code provided by number neurons might be an inborn feature of the vertebrate brain. Significance Numerosity, i.e. the number of items in a set, is a significant aspect in the perception of the environment. Behavioural and in silico experiments suggest that number sense belongs to a core knowledge system and can be present already at birth. However, neurons sensitive to the number of visual items have been so far described only in the brain of adult animals. Therefore, it remained unknown to what extent their selectivity would depend on visual learning and experience. We found number neurons in the caudal nidopallium (a higher associative area with functional similarities to the mammalian prefrontal cortex) of very young, numerically naïve domestic chicks. This result suggests that numerosity perception is possibly an inborn feature of the vertebrate brain.

Shortly after birth, both naïve animals and newborn babies exhibit a spontaneous attraction to faces and face-like stimuli. While neurons selectively responding to faces have been found in the inferotemporal cortex of adult primates, face-selective domains in the brains of young monkeys seem to develop only later in life after exposure to faces. This has fueled a debate on the role of experience in the development of face-detector mechanisms, since face preferences are well documented in naïve animals, such as domestic chicks reared without exposure to faces. Here, we demonstrate that neurons in a higher-order processing brain area of one-week-old face-naïve domestic chicks selectively respond to a face-like configuration. Our single-cell recordings show that these neurons do not respond to alternative configurations or isolated facial features. Moreover, the population activity of face-selective neurons accurately encoded the face-like stimulus as a unique category. Thus, our findings show that face selectivity is present in the brains of very young animals without preexisting experience.