研究人员利用聚焦超声波刺激大脑嗅球,首次成功在受试者身上诱发了包括“新鲜空气”和“腐烂垃圾”在内的特定嗅觉体验。这项技术通过了盲测验证,证实了其安全性,并展示了一种全新的非侵入式神经调控潜力。该研究不仅为虚拟现实提供了气味模拟的新路径,更提出了一个宏大的愿景:利用嗅觉通道的高维度特性,直接向大脑“写入”复杂信息,让我们未来甚至可能通过气味来“阅读”语义。
核心突破:凭空制造的四种气味
研究团队通过将超声波探头对准大脑的嗅觉处理区域(嗅球),成功在两名受试者身上诱发了四种截然不同的感觉。这些感觉并非来自外界真实的化学物质,而是纯粹的神经刺激:
- 新鲜空气感: 仿佛充满了氧气。
- 垃圾味: 类似于放置了几天的果皮。
- 臭氧感: 就像站在空气电离器旁边。
- 篝火味: 燃烧木头的味道。
区分“气味”与“感觉”: 研究人员指出,主观体验上两者有所不同。气味通常强烈且定位明确(感觉像是在鼻子里);而感觉则更加弥散,是一种缓慢产生的印象,有时伴随着面部的轻微刺痛感。
挑战与解决方案:如何“隔空打牛”?
大脑的嗅球位于鼻梁后上方,这是一个非常棘手的位置。因为鼻腔内充满空气,而超声波无法在空气中有效传播,直接从鼻子入手行不通。
团队找到了一种巧妙的绕行方案:
- 前额切入: 将换能器放置在前额,向下调整角度,让超声波穿透骨骼直接聚焦于嗅球。
- 低频穿透: 使用 300 kHz 的低频超声波,这种频率能更好地穿透头骨。
- 甚至用上了胶带和刀: 为了稳定探头,早期原型甚至荒谬地用胶带将一把刀绑在探头上以提供机械支撑。
安全性与盲测验证
为了证明这不仅仅是心理作用(安慰剂效应),团队进行了严格的测试:
- 盲测: 受试者戴着耳机听大声的音乐(听觉掩蔽),以防止他们听到探头工作的声音。
- 定位精准: 仅仅移动 3.5 毫米的焦点,就能让气味从“清新”变成“烧焦”。
- 安全指标: 输出功率远低于安全阈值,且严格控制角度以避开视神经。
终极愿景:不仅是闻,而是“理解”
这项研究最令人兴奋的并非是在 VR 游戏中闻到火药味,而是其作为脑机接口的潜力。
- 高带宽通道: 鼻子拥有约 400 种受体类型。相比之下,视觉系统经过了层层过滤和压缩。
- 直通核心: 嗅觉信号只需经过极少的突触就能到达负责记忆的海马体和负责情绪的杏仁核。它是大脑中未被充分利用的“直达快线”。
- 嗅出数据的含义: 理论上,如果能控制这 400 个维度的向量,我们就可以将一段文字的语义编码成一种复杂的气味。
如果我们能掌握这 400 个基向量的控制权,我们或许就能闻到意义。想象一下,吸一口气,你不仅闻到了味道,还瞬间“理解”了一整段话的内容。