- Résultats d’une expérience ayant stimulé la région cérébrale du traitement olfactif à l’aide d’ultrasons afin d’induire chez l’être humain la sensation d’odeurs spécifiques
- Un transducteur a été fixé sur le front pour focaliser les ultrasons en direction du bulbe olfactif, et quatre odeurs ont été reproduites chez deux personnes (air frais, déchets, ozone, feu de bois)
- Ultrasons basse fréquence à 300 kHz, profondeur focale d’environ 39 mm, angle ajusté entre 50 et 55 degrés pour contrôler finement la zone stimulée
- L’expérience a mesuré la sécurité via la pression, l’indice mécanique, la chaleur, etc., avec aussi des limites d’angle définies pour éviter d’endommager le nerf optique
- En utilisant la stimulation olfactive, les chercheurs explorent son potentiel comme canal non invasif d’entrée d’information dans le cerveau, avec une possible extension future vers des recherches de stimulation neuronale de haut niveau permettant de « percevoir le sens par l’odeur »
Aperçu de l’expérience
- Diverses sensations olfactives ont été induites en visant la région cérébrale du traitement olfactif (le bulbe olfactif) avec une sonde à ultrasons
- Des positions focales différentes correspondaient à des sensations olfactives différentes
- La reproduction a réussi dès la première tentative chez deux participants, puis a été validée par un test en aveugle
- Quatre sensations ont été induites
- Une odeur d’air frais riche en oxygène
- Une odeur de déchets rappelant des pelures de fruits pourris
- Une odeur d’ozone près d’un ioniseur d’air
- Une odeur de feu de bois
Configuration de l’expérience
- Le bulbe olfactif se situe derrière la partie supérieure du nez, ce qui le rend difficile d’accès
- L’intérieur du nez n’est pas plat et contient de l’air, ce qui se prête mal à la conduction des ultrasons
- Le transducteur a été fixé sur le front et les ultrasons ont été dirigés vers le bas
- Le sinus frontal atténue le signal, mais un ajustement de position permet d’atteindre la zone cible
- Au départ, la sonde était maintenue à la main, mais la stabilité étant insuffisante, un casque improvisé a été fabriqué
- Des coussinets de type gel solide ont été utilisés à la place d’un gel classique pour gagner en stabilité et en confort
- Un couteau a été fixé avec du ruban adhésif au transducteur pour assurer un support mécanique (conservé pour éviter des erreurs logicielles)
- Une approche avec protège-dents utilisant les dents a aussi été testée, puis abandonnée car elle ne permettait pas de décrire les odeurs
Paramètres des ultrasons
- Les images IRM de Lev ont servi à vérifier l’alignement entre la position focale et le bulbe olfactif
- Conditions optimales
- Fréquence : 300 kHz (basse fréquence adaptée à la traversée du crâne)
- Profondeur focale : environ 39 mm
- Angle de visée : 50 à 55 degrés
- Impulsions : 5 cycles, taux de répétition de 1200 Hz
- Chez un autre participant (Albert), le même effet a été confirmé sans IRM, avec seulement de légers ajustements de position
Vérification de la sécurité
- Mesure du champ de sortie : pression de 150 à 250 kPa dans un réservoir d’eau, indice mécanique maximal de 0,4
- Une intensité inférieure d’un ordre de grandeur à celle du tFUS habituel, dans les limites des critères de sécurité mécaniques et thermiques
- Évitement du nerf optique : réduction au minimum de l’asymétrie et ajustement à un angle inférieur à 15 degrés
- Le bulbe olfactif étant légèrement décalé par rapport au centre, un angle latéral d’environ 2 degrés a été utilisé
Résultats
- Les deux participants ont ressenti les quatre sensations
- Les odeurs étaient fortes et localisées autour du nez, tandis que la sensation était faible et diffuse
- Elles étaient perçues le plus intensément lors de l’inspiration
- L’un des participants, en sentant l’odeur de déchets, a cru qu’un véritable camion-poubelle était arrivé
- Il a été possible de distinguer différentes odeurs dans une plage de déplacement focal d’environ 14 mm
- L’écart focal entre la fraîcheur et l’odeur de brûlé était d’environ 3,5 mm
- Un masquage auditif (musique diffusée sur des AirPods) a permis d’écarter l’effet placebo
- La distinction des odeurs selon la position focale a réussi lors du test en aveugle
- Malgré de très petits déplacements du foyer, il a été possible d’induire des odeurs différentes, confirmant une résolution de stimulation supérieure à la résolution des ultrasons
- Cela est décrit comme une « super-résolution de la neurostimulation (super-resolution) »
- Pistes d’amélioration : dispositif plus stable, augmentation de la fréquence, ajustement de la position et de la taille du foyer ainsi que de la forme d’onde
Sens et portée de la stimulation olfactive
- La stimulation olfactive va au-delà d’une simple restitution d’odeurs en VR et pourrait servir de canal non invasif d’entrée vers le cerveau
- L’être humain possède environ 400 types de récepteurs olfactifs, dont les combinaisons permettent de distinguer de fines nuances
- En combinant les deux narines, on obtient jusqu’à un canal d’entrée à 800 dimensions, comparable à la dimension de l’espace latent (latent space) d’un LLM
- En théorie, il serait possible d’encoder le sens d’un paragraphe dans un vecteur à 400 dimensions et de « comprendre le sens par l’odeur »
- Le système olfactif est directement relié à l’hippocampe (mémoire) et à l’amygdale (émotion), ce qui simplifie le chemin de transmission de l’information
- Le système visuel comporte de nombreuses étapes intermédiaires de traitement, ce qui rend la même approche plus difficile
- L’olfaction est un canal sensoriel moins sollicité que la vue ou l’ouïe, ce qui en fait un bon candidat pour une nouvelle interface de neurostimulation
- Quatre odeurs ont été reproduites à ce jour, et une augmentation du débit binaire de la stimulation olfactive pourrait permettre d’exprimer davantage d’odeurs et de significations
- « Si l’on contrôle les 400 vecteurs de base, on pourrait ressentir le sens sous forme d’odeur »
- À ce stade, seul le premier 1 % a été atteint
Remerciements
- Remerciements à Raffi Hotter, Aidan Smith et Mason Wang pour leurs retours
1 commentaires
Avis Hacker News
L’IA « détournera » notre système nerveux pour nous fournir directement des expériences artificiellement créées
Quand on voit ce genre de résultats de recherche, cet avenir paraît assez réaliste
Comme le post ne reçoit pas beaucoup d’attention, je vais le mettre dans le second chance pool pour essayer de le remettre une fois en page d’accueil
On peut aussi le demander pour son propre post, mais c’est mieux quand quelqu’un d’autre le repère par hasard et le recommande
Même les personnes qui ont souffert de parosmie après le Covid ont, dans leur majorité, ressenti de mauvaises odeurs
Fait intéressant, je ne perçois presque jamais d’odeurs très désagréables. En revanche, je peux détecter l’odeur du gaz
La combinaison porno + VR + odeur va apparaître
En revanche, l’idée d’une collaboration avec un parfum est intéressante — par exemple regarder le contenu en vaporisant le parfum porté par l’actrice pendant le tournage
Cela dit, je doute que des marques de parfums haut de gamme veuillent ce genre de partenariat
Au début de la commercialisation, c’est probablement là que ce sera appliqué en premier
Elle pourrait bientôt investir directement dans des recherches liées à ce sujet. Ça pourrait devenir comme la rivalité VHS vs Betamax
J’ai mangé une carotte et j’ai eu l’impression d’avoir été promu
Vibration theory of olfaction
Si ce sont des ondes, alors les principes d’harmonie et de dissonance en musique pourraient s’appliquer
Robert Hooke aurait aussi eu cette idée — texte original
Mais si la méthode consiste à stimuler directement les récepteurs olfactifs, alors elle imite l’effet même de la stimulation, ce qui pourrait produire une certaine cohérence