- ผลการทดลองที่ใช้คลื่นอัลตราซาวนด์เพื่อ กระตุ้นบริเวณประมวลผลการรับกลิ่นของสมอง จนทำให้มนุษย์รับรู้กลิ่นเฉพาะได้
- ติดทรานสดิวเซอร์ไว้ที่หน้าผาก แล้วโฟกัสคลื่นอัลตราซาวนด์ไปทาง olfactory bulb โดยสามารถสร้างกลิ่นได้ 4 แบบในผู้เข้าร่วม 2 คน ได้แก่ อากาศสดชื่น ขยะ โอโซน และควันไม้
- ใช้ คลื่นอัลตราซาวนด์ความถี่ต่ำ 300kHz ความลึกโฟกัสราว 39 มม. และปรับมุมที่ 50~55 องศาเพื่อควบคุมตำแหน่งการกระตุ้นอย่างละเอียด
- การทดลองมีการ ตรวจสอบความปลอดภัย โดยวัดแรงดัน ดัชนีเชิงกล ปริมาณความร้อน และกำหนดข้อจำกัดมุมเพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายต่อเส้นประสาทตา
- งานนี้สำรวจความเป็นไปได้ของการใช้การกระตุ้นการรับกลิ่นเป็น ช่องทางป้อนข้อมูลเข้าสมองแบบไม่รุกล้ำ และเสนอแนวทางขยายไปสู่งานวิจัยการกระตุ้นประสาทระดับสูงที่อาจทำให้ “รับรู้ความหมายผ่านกลิ่น” ได้ในอนาคต
ภาพรวมการทดลอง
- เล็งหัวตรวจอัลตราซาวนด์ไปยัง บริเวณประมวลผลการรับกลิ่นของสมอง (olfactory bulb) เพื่อชักนำให้เกิดความรู้สึกของกลิ่นหลากหลายแบบ
- ตำแหน่งโฟกัสที่ต่างกันสอดคล้องกับความรู้สึกของกลิ่นที่ต่างกัน
- ประสบความสำเร็จในการทำซ้ำกับผู้เข้าร่วม 2 คนตั้งแต่ครั้งแรก และตรวจสอบต่อด้วย การทดสอบแบบ blind
- ความรู้สึกที่ชักนำได้มี 4 แบบ
- กลิ่นอากาศสดชื่น ที่มีออกซิเจนสูง
- กลิ่นขยะคล้ายเปลือกผลไม้เน่า
- กลิ่นโอโซน ใกล้เครื่องสร้างประจุไอออนในอากาศ
- กลิ่นไม้ฟืนกำลังไหม้
การตั้งค่าการทดลอง
- olfactory bulb อยู่ด้านหลังเหนือจมูก ทำให้เข้าถึงได้ยาก
- ภายในจมูกไม่เรียบและเต็มไปด้วยอากาศ จึงไม่เหมาะกับการนำคลื่นอัลตราซาวนด์
- ติดทรานสดิวเซอร์ไว้เหนือหน้าผาก แล้วเล็งคลื่นอัลตราซาวนด์ลงด้านล่าง
- แม้ frontal sinus จะทำให้สัญญาณอ่อนลง แต่สามารถปรับตำแหน่งให้ไปถึงบริเวณเป้าหมายได้
- ช่วงแรก ใช้มือจับหัวตรวจให้นิ่ง แต่มีความเสถียรต่ำ จึงทำ เฮดเซ็ตแบบทำขึ้นเฉพาะหน้า
- ใช้แผ่นรองแบบเจลแข็งคล้ายเยลลี่แทนเจล เพื่อเพิ่มความมั่นคงและความสบาย
- ติดมีดด้วยเทปเข้ากับหัวตรวจ เพื่อเพิ่มโครงยึดเชิงกล (คงไว้ด้วยเหตุผลด้านการป้องกันข้อผิดพลาดของซอฟต์แวร์)
- ยังลองใช้ วิธีแบบ mouthguard ที่อาศัยฟันด้วย แต่ยุติลงเพราะไม่สามารถบรรยายกลิ่นได้
การตั้งค่าอัลตราซาวนด์
- ใช้ ภาพ MRI ของ Lev เพื่อตรวจสอบการจัดแนวของตำแหน่งโฟกัสกับ olfactory bulb
- เงื่อนไขที่เหมาะสมที่สุด
- ความถี่: 300kHz (ความถี่ต่ำที่เหมาะกับการทะลุกะโหลก)
- ความลึกโฟกัส: ประมาณ 39 มม.
- มุมเล็ง: 50~55 องศา
- พัลส์: 5 cycles, อัตราทำซ้ำ 1200Hz
- สำหรับผู้เข้าร่วมอีกคนหนึ่ง (Albert) แม้ไม่มี MRI ก็ยืนยันผลแบบเดียวกันได้ด้วยการปรับตำแหน่งเพียงเล็กน้อย
การตรวจสอบความปลอดภัย
- การวัดสนามเอาต์พุต: ในถังน้ำวัดแรงดันได้ 150~250kPa และดัชนีเชิงกลสูงสุด 0.4
- เป็นความเข้มที่ต่ำกว่า tFUS ทั่วไปหนึ่งลำดับขั้น และ อยู่ในเกณฑ์ความปลอดภัยเชิงกลและความร้อน
- การหลบเลี่ยงเส้นประสาทตา: ลดความไม่สมมาตรให้เหลือน้อยที่สุด และปรับมุมไม่เกิน 15 องศา
- เนื่องจาก olfactory bulb เยื้องจากกึ่งกลางเล็กน้อย จึงใช้มุมด้านข้างราว 2 องศา
ผลลัพธ์
- ผู้เข้าร่วมทั้งสองคนต่างรับรู้ได้ครบทั้ง 4 แบบ
- กลิ่น ชัดและจำกัดอยู่บริเวณรอบจมูก ขณะที่ความรู้สึก อ่อนและกระจายตัว
- รับรู้ได้แรงที่สุดตอนสูดหายใจเข้า
- ผู้เข้าร่วมคนหนึ่งได้กลิ่นขยะแล้วนึกว่ารถเก็บขยะมาจริง
- สามารถแยกกลิ่นต่างกันได้ภายในช่วง การเลื่อนโฟกัสประมาณ 14 มม.
- ระยะต่างของโฟกัสระหว่างกลิ่นสดชื่นกับกลิ่นไหม้อยู่ที่ประมาณ 3.5 มม.
- ใช้ auditory masking (เปิดเพลงผ่าน AirPods) เพื่อตัดความเป็นไปได้ของ placebo effect
- ใน การทดสอบแบบ blind สามารถแยกแยะกลิ่นตามตำแหน่งโฟกัสได้สำเร็จ
- แม้ขยับโฟกัสเพียงเล็กน้อยก็ยังชักนำกลิ่นที่ต่างกันได้ จึงยืนยันว่า ความละเอียดในการแยกการกระตุ้นสูงกว่าความละเอียดของอัลตราซาวนด์
- ผู้วิจัยเรียกสิ่งนี้ว่า “super-resolution ของการกระตุ้นประสาท”
- แนวทางปรับปรุงในอนาคต: อุปกรณ์ที่เสถียรกว่าเดิม, เพิ่มความถี่, ปรับตำแหน่งโฟกัส/ขนาด/รูปคลื่น
ความหมายของการกระตุ้นการรับกลิ่น
- การกระตุ้นการรับกลิ่นไม่ได้จำกัดแค่การ สร้างกลิ่นใน VR แต่ยังอาจใช้เป็น ช่องทางป้อนข้อมูลเข้าสมองแบบไม่รุกล้ำ ได้
- มนุษย์มี ตัวรับกลิ่นราว 400 ชนิด และใช้การผสมกันเพื่อแยกความแตกต่างที่ละเอียดอ่อน
- เมื่อนับรวมรูจมูกทั้งสองข้าง อาจกลายเป็น ช่องทางอินพุตได้สูงสุด 800 มิติ ซึ่งคล้ายกับมิติของ latent space ของ LLM
- ในทางทฤษฎีอาจเข้ารหัสความหมายของย่อหน้าเป็นเวกเตอร์ 400 มิติ แล้วทำให้ “เข้าใจความหมายผ่านกลิ่น” ได้
- ระบบรับกลิ่นเชื่อมต่อโดยตรงกับ hippocampus (ความจำ) และ amygdala (อารมณ์) ทำให้เส้นทางส่งข้อมูลเรียบง่าย
- ขณะที่ระบบการมองเห็นมีขั้นตอนประมวลผลระหว่างทางมาก จึงใช้แนวทางเดียวกันได้ยาก
- การรับกลิ่นเป็น ช่องทางประสาทสัมผัสที่ถูกใช้น้อยกว่าการมองเห็นและการได้ยิน จึงเหมาะกับการเป็นอินเทอร์เฟซกระตุ้นประสาทรูปแบบใหม่
- ขณะนี้สร้างได้แล้ว 4 กลิ่น และเมื่อ เพิ่ม bitrate ของการกระตุ้นการรับกลิ่น ก็อาจแสดงกลิ่นและความหมายได้มากขึ้น
- “หากควบคุมเวกเตอร์พื้นฐานทั้ง 400 ตัวได้ทั้งหมด ก็จะ รับรู้ความหมายเป็นกลิ่นได้”
- ตอนนี้ทำได้แล้วเป็น 1% แรก
คำขอบคุณ
- ขอบคุณ Raffi Hotter, Aidan Smith, Mason Wang สำหรับข้อเสนอแนะ
1 ความคิดเห็น
ความคิดเห็นบน Hacker News
AI จะ "ไฮแจ็ก" ระบบประสาทของเราและป้อนประสบการณ์ที่ถูกสร้างขึ้นแบบเทียมให้โดยตรง
พอเห็นงานวิจัยแบบนี้แล้ว อนาคตนั้นก็รู้สึกสมจริงขึ้นมาก
แต่โพสต์นี้ดูจะไม่ได้รับความสนใจมากนัก เลยว่าจะใส่ไว้ใน second chance pool เพื่อดันกลับขึ้นหน้าแรกอีกครั้ง
จะเป็นโพสต์ของตัวเองก็ขอได้ แต่จะดีกว่าถ้ามีคนอื่นบังเอิญเจอแล้วช่วยแนะนำ
คนที่มีอาการรับกลิ่นเพี้ยน (parosmia) หลังโควิดก็มักเจอแต่กลิ่นแย่ ๆ เป็นส่วนใหญ่
ที่น่าสนใจคือแทบไม่เคยได้กลิ่นที่น่าขยะแขยงมาก ๆ เลย แต่ยังจับ กลิ่นแก๊ส ได้
คงจะมีการจับคู่ porn + VR + smell เกิดขึ้น
ไอเดีย คอลลาบอเรชันกับน้ำหอม น่าสนใจกว่า — เช่น ฉีดน้ำหอมที่นักแสดงใช้ตอนถ่ายทำแล้วค่อยรับชม
แต่ก็สงสัยว่าแบรนด์น้ำหอมระดับหรูจะอยากร่วมมือแบบนั้นไหม
ช่วงเริ่มทำตลาดก็มีโอกาสสูงมากที่ฝั่งนี้จะเป็นผู้ใช้ก่อน
อีกไม่นานอาจถึงขั้น ลงทุนกับงานวิจัยโดยตรง เลยก็ได้ อาจกลายเป็นอะไรแบบการแข่งขัน VHS vs Betamax
กินแครอตไปหนึ่งชิ้นแล้วรู้สึกเหมือนได้ เลื่อนตำแหน่ง
Vibration theory of olfaction
ถ้าเป็นคลื่น ก็อาจใช้หลัก ความกลมกลืนและความไม่กลมกลืนของดนตรี ได้ด้วย
ว่ากันว่า Robert Hooke ก็เคยคิดแบบนี้ — ต้นฉบับ
แต่ถ้าเป็นการกระตุ้นตัวรับกลิ่นโดยตรง ก็เท่ากับจำลอง ผลของการกระตุ้นนั้นเอง เลย จึงอาจทำให้ได้ความสอดคล้องกัน