Indujeron olores con ultrasonido

• Resultados de un experimento que estimuló la región cerebral que procesa el olfato usando ultrasonido para inducir en personas la sensación de olores específicos
• Colocaron un transductor en la frente y concentraron el ultrasonido en dirección al bulbo olfatorio, reproduciendo cuatro olores en dos personas (aire fresco, basura, ozono y leña quemándose)
• Ultrasonido de baja frecuencia de 300 kHz, con una profundidad focal de unos 39 mm y ajustado a un ángulo de 50~55 grados para controlar con precisión la ubicación de la estimulación
• El experimento midió presión, índice mecánico y calor para verificar la seguridad, y también estableció límites de ángulo para evitar daño al nervio óptico
• A través de la estimulación olfativa, se explora su potencial como canal no invasivo de entrada de información al cerebro, con posibilidad de ampliar en el futuro la investigación hacia estimulación neural de alto nivel que permita “percibir significado mediante olores”

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Resumen del experimento

• Apuntaron una sonda de ultrasonido a la región cerebral que procesa el olfato (bulbo olfatorio) para inducir distintas sensaciones de olor
  • Diferentes posiciones de enfoque correspondían a diferentes sensaciones olfativas
  • Se logró reproducirlo en el primer intento con dos participantes, y luego se verificó con una prueba a ciegas
• Las sensaciones inducidas fueron cuatro
  • Olor a aire fresco rico en oxígeno
  • Olor a basura, como cáscaras de fruta podrida
  • Olor a ozono cerca de un ionizador de aire
  • Olor a leña quemándose

Configuración del experimento

• El bulbo olfatorio está ubicado detrás de la parte superior de la nariz, por lo que es difícil acceder a él
  • El interior de la nariz no es plano y está lleno de aire, así que no es adecuado para conducir ultrasonido
• Colocaron el transductor sobre la frente y dirigieron el ultrasonido hacia abajo
  • Aunque el seno frontal debilita la señal, ajustando la posición es posible llegar al área objetivo
• Al principio sostenían la sonda con la mano, pero como era inestable fabricaron un headset improvisado
  • En lugar de gel usaron una almohadilla de gel sólido tipo gelatina para mejorar estabilidad y comodidad
  • Pegaron un cuchillo con cinta al transductor para asegurar soporte mecánico (y lo mantuvieron para evitar errores de software)
  • También probaron un método tipo protector bucal usando los dientes, pero lo abandonaron porque no permitía describir los olores

Configuración del ultrasonido

• Usaron la imagen MRI de Lev para comprobar la alineación entre la posición focal y el bulbo olfatorio
• Condiciones óptimas
  • Frecuencia: 300 kHz (baja frecuencia adecuada para atravesar el cráneo)
  • Profundidad focal: aprox. 39 mm
  • Ángulo de apuntado: 50~55 grados
  • Pulsos: 5 ciclos, tasa de repetición de 1200 Hz
• Con otro participante (Albert), también se confirmó el mismo efecto sin MRI, con solo un leve ajuste de posición

Verificación de seguridad

• Medición del campo de salida: en un tanque de agua, presión de 150~250 kPa e índice mecánico máximo de 0.4
  • Una intensidad un orden de magnitud menor que la tFUS general, dentro de los criterios de seguridad mecánica y térmica
• Evitar el nervio óptico: se minimizó la asimetría y se ajustó a un ángulo menor de 15 grados
  • Como el bulbo olfatorio está ligeramente fuera del centro, se usó un ángulo lateral de unos 2 grados

Resultados

• Ambos participantes experimentaron las cuatro sensaciones
  • Los olores eran fuertes y localizados alrededor de la nariz, mientras que la sensación era débil y difusa
  • Se sentían con más intensidad al inhalar
  • Un participante olió la basura y creyó que realmente había llegado el camión de la basura
• Fue posible distinguir distintos olores dentro de un rango de desplazamiento focal de unos 14 mm
  • La diferencia focal entre frescura y olor a quemado fue de unos 3.5 mm
• Se descartó el efecto placebo con enmascaramiento auditivo (música en AirPods)
• En la prueba a ciegas, se logró distinguir los olores según la posición focal
• Aun con desplazamientos focales pequeños, fue posible inducir distintos olores, confirmando una resolución de estimulación superior a la resolución del ultrasonido
  • Lo describen como “superresolución (super-resolution) de la neuroestimulación”
• Próximas mejoras: dispositivo más estable, mayor frecuencia y ajuste de posición, tamaño y forma de onda del foco

El significado de la estimulación olfativa

• La estimulación olfativa podría servir no solo para reproducir olores en VR, sino también como canal no invasivo de entrada al cerebro
  • El ser humano tiene unas 400 clases de receptores olfativos, y distingue diferencias sutiles mediante sus combinaciones
• Sumando ambas fosas nasales, podría haber hasta un canal de entrada de 800 dimensiones, similar a la dimensionalidad del espacio latente (latent space) de un LLM
  • En teoría, se podría codificar el significado de un párrafo en un vector de 400 dimensiones y “entender el significado mediante olores”
• El sistema olfativo está conectado directamente con el hipocampo (memoria) y la amígdala (emoción), por lo que la ruta de transmisión de información es simple
  • El sistema visual tiene muchas etapas intermedias de procesamiento, lo que dificulta un enfoque equivalente
• El olfato es un canal sensorial menos utilizado que la vista o el oído, por lo que podría ser adecuado para una nueva interfaz de neuroestimulación
• Actualmente lograron implementar cuatro olores, y al mejorar el bitrate de la estimulación olfativa podría ser posible expresar más olores y significados
  • “Si se controlan los 400 vectores base, se podría sentir el significado como olor”
  • Por ahora se ha alcanzado el primer 1% de ese objetivo

Agradecimientos

• Agradecen los comentarios de Raffi Hotter, Aidan Smith y Mason Wang

[GN⁺]

Opiniones de Hacker News

• Yo predigo que en un futuro cercano viviremos indefinidamente dentro de un mundo simulado generado por IA
  La IA va a “secuestrar” nuestro sistema nervioso para suministrarnos directamente experiencias creadas artificialmente
  Viendo resultados de investigación como estos, ese futuro se siente bastante real
  • Ya parece que mucha gente vive atrapada en un mundo ilusorio creado por los algoritmos de redes sociales
  • ¿Y si tal vez eso ya está pasando?
• Por fin parece que hubo un avance hacia Smell-o-vision
  • Puede que Apple haya estado esperando esta oportunidad — el nombre obviamente sería iNose
  • ¿No te refieres a Smelloscope?
• Este es un proyecto realmente genial
  Pero como la publicación no está recibiendo mucha atención, voy a meterla en el second chance pool para intentar subirla otra vez a la portada
  • Ya lo agregué. Si una buena publicación como esta queda enterrada, puedes avisar a [e-mail] para meterla en el second-chance pool (enlace explicativo) y que vuelva a mostrarse aleatoriamente
    Incluso se puede pedir por tu propia publicación, pero es mejor cuando otra persona la encuentra por casualidad y la recomienda
• Si sale un dispositivo que te deje oler de verdad el code smell durante una revisión de código, le iría increíble en Kickstarter
  • Entonces, en vez de olor a código malo, ¿podrían hacer que el buen código huela a flores de cerezo?
  • Ahora sí se acabó el vibe coding
• Viendo la investigación sobre olores, parece muy probable que la mayoría de los espacios se llenen de olores desagradables
  La mayoría de las personas que sufrieron parosmia por COVID también experimentaron malos olores
  • Un conocido perdió el gusto después de un pequeño derrame cerebral, y dice que todo le huele a calcetines viejos. Debe de ser horrible
  • A mí también me pasa algo parecido a veces. Aparecen olores químicos de forma intermitente y pierdo el gusto
    Curiosamente casi nunca percibo olores muy desagradables. En cambio, sí puedo detectar olor a gas
  • Cuando me dio COVID, también pasé varias semanas oliendo constantemente olor a quemado
• Creo que en el futuro la industria del porno volverá a estar al frente de la innovación tecnológica
  Va a aparecer la combinación porn + VR + smell
  • No sé si querría oler olores sexuales reales en ese tipo de contenido
    En cambio, la idea de una colaboración con perfumes sí me parece interesante — algo como ver a un actor mientras usas el perfume que llevaba durante la grabación
    Aunque dudo que las marcas de perfume de lujo quieran hacer ese tipo de colaboración
  • Puede que Pi-hole se vuelva más útil con un nuevo significado
  • Creo que me están dando downvotes por el tema, pero históricamente la industria del porno ha sido la más rápida en adoptar nuevas tecnologías
    Es muy probable que, al inicio de la comercialización, este sector sea el primero en aplicarlo
  • Me pregunto si los olores también se podrán renderizar en 3D
  • ¿No se resolvería simplemente prendiendo una vela aromática?
• Parece que la industria del video para adultos ya debe estar observando esta tecnología
  Puede que pronto incluso invierta directamente en investigaciones relacionadas. Podría terminar siendo como la competencia entre VHS vs Betamax
  • Ah, ya veo, te referías a investigación para otros estímulos, no para olores
• Mi yo de 2032 vive en un mundo donde el refrigerador inteligente hace pruebas A/B con aromas para reducir el consumo de snacks
  Me comí una zanahoria y sentí como si me hubieran ascendido en el trabajo
• Esta investigación me recuerda a la teoría vibracional del olfato
  Vibration theory of olfaction
  • Al final parece que todo se reduce a si son ondas o bits
    Si son ondas, quizá podría aplicarse el principio de armonía y disonancia de la música
    Dicen que Robert Hooke también pensó algo así — texto original
  • A mí me recuerda a una teoría vibracional de químicos virtuales. Había una historia de ciencia ficción donde evitaban que las balas explotaran controlándolas con sonido
• Me sorprende que el mismo patrón de estímulo olfativo sea percibido como el mismo olor por dos personas
  • Yo pensé lo mismo. Como cuando uno se pregunta si viendo con los ojos de otra persona los colores se verían distintos
    Pero si el método estimula directamente los receptores olfativos, entonces estaría imitando el efecto mismo del estímulo, así que podría haber consistencia
  • Tal vez eso se deba a la frecuencia de resonancia molecular