- Hasil eksperimen yang menstimulasi area pemrosesan penciuman di otak menggunakan ultrasound untuk memunculkan sensasi bau tertentu pada manusia
- Transduser dipasang di dahi dan ultrasound difokuskan ke arah bulbus olfaktorius, berhasil mereproduksi empat bau pada dua orang (udara segar, sampah, ozon, api kayu)
- Ultrasound frekuensi rendah 300kHz, kedalaman fokus sekitar 39mm, disetel pada sudut 50~55 derajat untuk mengendalikan lokasi stimulasi secara presisi
- Eksperimen juga mengukur tekanan, indeks mekanis, panas, dan lain-lain untuk verifikasi keamanan, serta menetapkan batas sudut untuk menghindari kerusakan saraf optik
- Dengan stimulasi olfaktorius, penelitian ini mengeksplorasi kemungkinan sebagai kanal input informasi ke otak yang non-invasif, dan membuka potensi pengembangan ke riset stimulasi saraf tingkat tinggi agar di masa depan manusia dapat ‘memahami makna lewat bau’
Gambaran eksperimen
- Transduser ultrasound diarahkan ke area pemrosesan penciuman di otak (bulbus olfaktorius) untuk memunculkan berbagai sensasi bau
- Posisi fokus yang berbeda berkaitan dengan sensasi bau yang berbeda
- Berhasil direproduksi pada percobaan pertama pada dua peserta, lalu diverifikasi dengan blind test
- Ada empat sensasi yang berhasil diinduksi
- Bau udara segar yang kaya oksigen
- Bau sampah seperti kulit buah busuk
- Bau ozon di dekat ionizer udara
- Bau api kayu yang sedang terbakar
Pengaturan eksperimen
- Bulbus olfaktorius berada di belakang bagian atas hidung sehingga sulit dijangkau
- Bagian dalam hidung tidak rata dan berisi udara, sehingga tidak cocok untuk konduksi ultrasound
- Transduser dipasang di atas dahi dan ultrasound diarahkan ke bawah
- Sinus frontal melemahkan sinyal, tetapi dengan penyesuaian posisi, area target tetap dapat dicapai
- Pada awalnya probe ditahan dengan tangan, tetapi karena stabilitas rendah dibuatlah headset improvisasi
- Alih-alih gel, digunakan bantalan berbentuk jeli padat untuk menjaga stabilitas dan kenyamanan
- Pisau ditempelkan dengan selotip pada probe untuk dukungan mekanis (tetap dipertahankan karena alasan pencegahan error perangkat lunak)
- Metode mouthguard yang memanfaatkan gigi juga sempat dicoba, tetapi dihentikan karena bau tidak dapat dideskripsikan
Pengaturan ultrasound
- Citra MRI Lev digunakan untuk memeriksa posisi fokus dan penyelarasan dengan bulbus olfaktorius
- Kondisi optimal
- Frekuensi: 300kHz (frekuensi rendah yang cocok untuk menembus tengkorak)
- Kedalaman fokus: sekitar 39mm
- Sudut bidik: 50~55 derajat
- Pulsa: 5 siklus, laju pengulangan 1200Hz
- Pada peserta lain (Albert), efek yang sama juga dikonfirmasi tanpa MRI hanya dengan sedikit penyesuaian posisi
Verifikasi keamanan
- Pengukuran medan keluaran: di tangki air, tekanan 150~250kPa, indeks mekanis maksimum 0,4
- Intensitasnya satu tingkat digit lebih rendah daripada tFUS biasa, dan masih berada dalam standar keamanan mekanis dan termal
- Menghindari saraf optik: asimetri diminimalkan, dan sudut disesuaikan agar tidak melebihi 15 derajat
- Karena bulbus olfaktorius sedikit bergeser dari pusat, digunakan sudut lateral sekitar 2 derajat
Hasil
- Kedua peserta sama-sama mengalami empat sensasi tersebut
- Baunya kuat dan terlokalisasi di sekitar hidung, sedangkan sensasinya lemah dan menyebar
- Paling kuat terasa saat menghirup napas
- Salah satu peserta mencium bau sampah dan sempat mengira truk sampah benar-benar datang
- Bau yang berbeda dapat dibedakan dalam rentang pergeseran fokus sekitar 14mm
- Perbedaan fokus antara bau segar dan bau terbakar sekitar 3,5mm
- Masking auditori (musik diputar lewat AirPods) digunakan untuk menyingkirkan efek plasebo
- Dalam blind test, peserta berhasil membedakan bau berdasarkan posisi fokus
- Meski pergeseran fokus kecil, bau yang berbeda tetap dapat diinduksi, menunjukkan resolusi stimulasi yang melampaui resolusi ultrasound
- Hal ini disebut sebagai "super-resolution pada neurostimulasi"
- Arah pengembangan berikutnya: perangkat yang stabil, peningkatan frekuensi, serta penyesuaian posisi fokus, ukuran, dan bentuk gelombang
Makna stimulasi olfaktorius
- Stimulasi olfaktorius bukan sekadar merealisasikan bau dalam VR, tetapi juga berpotensi dimanfaatkan sebagai kanal input otak non-invasif
- Manusia memiliki sekitar 400 jenis reseptor penciuman, dan dapat membedakan perbedaan halus melalui kombinasinya
- Jika kedua lubang hidung digabungkan, secara maksimum bisa menjadi kanal input 800 dimensi, mirip dengan dimensi latent space pada LLM
- Secara teoretis, makna sebuah paragraf dapat dienkode ke dalam vektor 400 dimensi sehingga memungkinkan ‘memahami makna lewat bau’
- Sistem olfaktorius terhubung langsung ke hipokampus (memori) dan amigdala (emosi) sehingga jalur penyampaian informasinya sederhana
- Sistem visual memiliki banyak tahap pemrosesan perantara sehingga pendekatan yang sama lebih sulit diterapkan
- Penciuman adalah kanal indra yang lebih jarang digunakan dibanding penglihatan dan pendengaran, sehingga cocok sebagai antarmuka neurostimulasi baru
- Saat ini sudah berhasil mewujudkan empat bau, dan dengan meningkatkan bitrate stimulasi olfaktorius, ada potensi untuk mengekspresikan lebih banyak bau maupun makna
- "Jika 400 vektor basis semuanya dapat dikendalikan, makna bisa dirasakan sebagai bau"
- Saat ini baru mencapai 1% pertamanya
Ucapan terima kasih
- Ucapan terima kasih atas masukan dari Raffi Hotter, Aidan Smith, dan Mason Wang
Belum ada komentar.