动物迁徙导航的未解之谜至今仍是生物学和神经科学领域的重要课题。尽管已有多种假说和部分实验证据，但许多机制尚未完全阐明。以下是当前研究中的关键未解问题及相关扩展知识：
1. 地磁感应的分子机制
部分鸟类、海龟和哺乳动物能感知地磁场，但具体受体尚未完全确认。候鸟视网膜中的隐花色素蛋白（Cry4）被认为可能是量子磁感受器，通过自由基对机制影响视觉信号。然而，该假说无法解释无脊椎动物（如帝王蝶）的磁导航能力，且哺乳动物的磁感应神经元仍未被精确定位。
2. 多感官整合的复杂性
动物常综合磁场、太阳位置、星象、偏振光、气味甚至次声波导航。如信鸽同时依赖地磁、嗅觉与视觉地标，但大脑如何动态加权不同感官输入仍是谜团。斑头雁跨越喜马拉雅山的迁徙中，气压变化与地形的交互作用机制也未明确。
3. 遗传与学习的博弈
幼年绿海龟能独立完成数千公里迁徙，暗示遗传编码的导航程序；而部分鸣禽需跟随成鸟学习路线。表观遗传如何调控迁徙行为的时空精度，以及"迁徙基因"（如ADCY8）与环境适应的关系尚需研究。
4. 长距离路径规划的神经基础
北极燕鸥每年往返两极，其大脑空间记忆系统远超已知鸟类海马体功能。哺乳动物如驯鹿的跨大陆迁徙可能涉及前额叶-纹状体通路的路径优化，但神经电生理证据仍缺乏。
5. 气候变化下的适应性挑战
近年出现迁徙路线改变、时间错位等现象。黑顶林莺因气温升高导致繁殖地与越冬地距离增加300公里，但其导航系统能否快速演化仍无定论。海洋酸化是否影响鱼类耳石中的磁铁矿颗粒也待验证。
6. 量子生物学争议
欧洲知更鸟的磁倾角感知被认为依赖量子纠缠效应，但生物体内如持量子相干性尚有争议。低温条件下人工合成的磁感应分子在体温环境中是否有效仍需实验证实。
7. 人类干扰的新变量
光污染扰乱夜行迁徙者的星辰导航，电磁辐射可能干扰地磁感应。一项研究发现，城市周边的候鸟磁导航误差率高达47%，但长期生态后果尚难评估。
这些谜题的破解需跨学科合作，例如通过基因组学定位迁徙相关SNP位点，用超导量子干涉仪（SQUID）检测生物磁场，或通过深度学习模拟多模态导航决策。2023年《自然》刊文揭示果蝇的磁感应神经元，为高等动物研究提供了新模型。未来或可利用量子传感器实时监测动物脑内的磁信号处理过程。
