Een klein team van onafhankelijke onderzoekers probeert de lang ontbrekende ‘olfactorische link’ voor virtual reality in te vullen. Het pad dat ze kozen is echter niet om geuren in de lucht uit te zenden, maar om de geurwaarneming rechtstreeks in de hersenen te 'schrijven'. Het door het team ontwikkelde prototype maakt gebruik van gefocuste echografie om nauwkeurig de reukbol te stimuleren die verantwoordelijk is voor het verwerken van reukinformatie, zonder dat er chemicaliën, geurboxen of injectieapparatuur nodig zijn. Als daaropvolgende verificatie mogelijk is, wordt verwacht dat dit een nieuwe meeslepende ervaring zal opleveren voor de virtuele en augmented reality.
Het huidige meeslepende systeem draait voornamelijk om zien en horen, en er is enige vooruitgang geboekt op het gebied van tactiele feedback. Het reukvermogen, dat het nauwst verband houdt met herinnering en emotie, is echter nog steeds vrijwel afwezig. Biologisch gezien zullen reuksignalen rechtstreeks het limbisch systeem binnendringen, inclusief de hippocampus, zonder eerst een corticale verwerking op een hoger niveau te ondergaan. Dit speciale traject wordt beschouwd als het belangrijkste mechanisme voor ‘geur brengt herinneringen terug’ en is ook een effect dat moeilijk te repliceren is met bestaande VR.
Onderzoeksteamleden Lev Chizhov, Albert Yan-Huang, Thomas Ribeiro en Aayush Gupta besloten de traditionele route van het reconstrueren van geuren in de lucht te verlaten en in plaats daarvan het reukbolgebied in de hersenen direct te stimuleren door middel van echografie. Ze zeiden dat er weinig eerdere pogingen waren om echografie te gebruiken om geurperceptie in levende lichamen rechtstreeks te induceren, zelfs in diermodellen, dus deze richting is behoorlijk verkennend in termen van technologie.
De reukbol bevindt zich boven de neusholte, bevindt zich diep en is omwikkeld met botten en zacht weefsel. Het is niet gemakkelijk om er van buiten het hoofd bij te komen. Tegelijkertijd plant ultrageluid zich slecht voort in de lucht, wat het nauwkeurig richten een grotere uitdaging maakt. Om dit te doen, bevestigden de onderzoekers de ultrasone transducer op het voorhoofd, met behulp van wat zij omschrijven als een "stevig, geleiachtig kussen" om ondersteuning en comfort te bieden, en kantelden vervolgens de ultrasone straal naar beneden in de richting van het doelgebied.
Het team gebruikte magnetische resonantie beeldvorming (MRI) gegevens van een van de onderzoekers om de geschatte coördinaten en diepte van de reukbol te schatten om de locatie van de ultrasone focus te bepalen. Op basis hiervan pasten ze herhaaldelijk de ultrasone frequentie en pulstiming aan om een parametercombinatie te vinden die zowel de schedel kon binnendringen als energie op de doeldiepte kon concentreren om relatief stabiele subjectieve feedback te verkrijgen.
Tijdens het experiment rapporteerden de proefpersonen een reeks ervaringen die varieerden tussen heldere geuren en vage sensaties, waaronder frisse lucht, ozon, brandend hout en rottend organisch materiaal. De onderzoekers merkten dat er een relatief duidelijk verschil is tussen "geur" en "gevoel": het eerste heeft een duidelijkere omtrek en lijkt een specifiek bronpunt te hebben, alsof de richting kan worden vergrendeld door "snuiven"; de laatste is zwakker en langzamer, en wordt meestal omschreven als een vage indruk in plaats van een herkenbare specifieke geur.
Sommige proefpersonen meldden ook milde fysieke sensaties, zoals een subtiel jeukend of tintelend gevoel in het gezicht, wat erop wijst dat ultrasone stimulatie niet alleen op de reukroute inwerkt, maar ook perifere sensaties kan omvatten. Hoe je ademt, heeft ook invloed op de intensiteit van de ervaring: een zachte inademing heeft de neiging dit gevoel van geur of waarneming te versterken, dus werd de deelnemers gevraagd een beetje te "snuffelen" terwijl ze het apparaat tegen hun voorhoofd hielden.
Bij sommige onderzoeken stapelden de bijbehorende sensaties zich geleidelijk op gedurende meerdere ademhalingen, terwijl ze bij andere vrijwel plotseling verschenen. Toen sommige proefpersonen een geur ervaarden die leek op rottend afval, beschouwden ze dit onbewust als een echte geur in de omgeving, wat een intuïtieve reactie vertoonde die leek op 'virtualiteit voor realiteit aanzien'.
Vanuit technisch perspectief is dit nog een vroeg prototype: het apparaat kwalificeert nauwelijks als een "op het hoofd gemonteerd" apparaat, maar momenteel moet het met de hand op het voorhoofd worden bevestigd. Om praktische toepassingen te realiseren, moet het apparaat verder worden geminiaturiseerd en diep worden geïntegreerd met draagbare hardware zoals VR/AR-headsets om te voldoen aan de vereisten voor langdurig gebruik, mobiel gebruik en veiligheid.
De potentiële implicaties van dit onderzoek kunnen verder gaan dan 'virtuele geuren'. Het wijst op een bredere richting: ‘signalen naar de hersenen schrijven’ door middel van niet-invasieve technologie zonder de noodzaak van craniotomie of geïmplanteerde elektroden, in plaats van alleen maar passieve informatie te lezen, zoals hersenelektriciteit of veranderingen in de bloedstroom. Dit vooruitzicht blijft op dit moment zeer speculatief, maar in theorie zouden vergelijkbare benaderingen kunnen worden uitgebreid naar andere zintuigen en perceptuele routes dan de geur.
In termen van te verwachten toepassingen op de korte en middellange termijn zijn immersieve media de meest directe landingsplaats: als de headset een ‘reukvermogen in de hersenen’ kan genereren zonder afhankelijk te zijn van consumeerbare chemicaliën en geurpatronen, zal dit een al lang bestaande beperking in het ontwerp van virtuele scènes elimineren. Om echt de consumentenmarkt te betreden, worden we natuurlijk nog steeds geconfronteerd met meerdere technische uitdagingen, zoals kostenbeheersing, volume en gewicht, veiligheidstoezicht en consistentie van de ervaring. Daarom is het waarschijnlijker dat het eerst wordt geïmplementeerd op training op bedrijfsniveau, professionele simulatie en wetenschappelijke onderzoeksplatforms.
Als we op een dieper niveau kijken, heeft dit pad, dat de fysieke lucht en chemische moleculen omzeilt en rechtstreeks het reukcentrum bereikt, de traditionele verbeelding van mensen over 'digitale geur' veranderd. Het bootst niet verschillende geuren of geuren na in de echte ruimte, maar probeert de subjectieve perceptie van de hersenen van 'het ruiken van een bepaalde geur' op neuraal niveau te activeren. Zodra dit idee volwassen wordt, kan het een nieuwe technische route openen op het gebied van perceptueel computergebruik en mens-computerinteractie.