अल्ट्रासाउंड से गंध की अनुभूति उत्पन्न की गई

• अल्ट्रासाउंड का उपयोग कर मस्तिष्क के घ्राण-प्रसंस्करण क्षेत्र को उत्तेजित करके लोगों में विशिष्ट गंध की अनुभूति उत्पन्न करने के प्रयोगात्मक परिणाम
• माथे पर transducer लगाया गया और अल्ट्रासाउंड को olfactory bulb की दिशा में केंद्रित किया गया, जिससे दो लोगों में चार तरह की गंधें (ताज़ी हवा, कचरा, ozone, जलती लकड़ी) पुनर्निर्मित की गईं
• 300kHz low-frequency ultrasound, लगभग 39mm focal depth, और 50~55 डिग्री के कोण के साथ उत्तेजना-स्थान को बारीकी से नियंत्रित किया गया
• प्रयोग में सुरक्षा सत्यापन के लिए pressure, mechanical index, thermal load आदि मापे गए, और optic nerve को नुकसान से बचाने के लिए कोण-सीमा भी तय की गई
• घ्राण उत्तेजना के ज़रिए non-invasive brain information input channel के रूप में इसकी संभावना की पड़ताल की गई, और भविष्य में ‘अर्थ को गंध के रूप में पहचानने’ वाले उच्च-स्तरीय neural stimulation शोध तक विस्तार की संभावना पेश की गई

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प्रयोग का अवलोकन

• अल्ट्रासाउंड probe को मस्तिष्क के घ्राण-प्रसंस्करण क्षेत्र (olfactory bulb) पर लक्षित कर विभिन्न गंध-अनुभूतियाँ उत्पन्न की गईं
  • अलग-अलग focal positions अलग-अलग गंध-अनुभूतियों से मेल खाती थीं
  • दो प्रतिभागियों में पहली ही कोशिश में पुनरुत्पादन सफल रहा, और बाद में blind test से सत्यापित किया गया
• उत्पन्न की गई अनुभूतियाँ चार प्रकार की थीं
  • ऑक्सीजन-समृद्ध ताज़ी हवा की गंध
  • सड़े फलों के छिलकों जैसे कचरे की गंध
  • air ionizer के पास महसूस होने वाली ozone की गंध
  • जलती हुई लकड़ी की गंध

प्रयोग की सेटिंग

• olfactory bulb नाक के ऊपरी हिस्से के पीछे स्थित होता है, इसलिए उस तक पहुँचना कठिन है
  • नाक का अंदरूनी भाग समतल नहीं है और हवा से भरा होता है, इसलिए अल्ट्रासाउंड conduction के लिए उपयुक्त नहीं
• माथे के ऊपर transducer लगाया गया और अल्ट्रासाउंड को नीचे की ओर लक्षित किया गया
  • frontal sinus सिग्नल को कमजोर करता है, लेकिन स्थिति समायोजित करके लक्ष्य क्षेत्र तक पहुँचना संभव था
• शुरुआत में probe को हाथ से पकड़ा गया, लेकिन स्थिरता कम होने के कारण तुरंत बनाया गया headset तैयार किया गया
  • gel की जगह ठोस jelly-जैसे pad का उपयोग कर स्थिरता और आराम सुनिश्चित किया गया
  • probe पर चाकू को tape से बाँधा गया ताकि यांत्रिक support मिल सके (software error से बचाव के कारण इसे बनाए रखा गया)
  • दाँतों का उपयोग करने वाला mouthguard तरीका भी आज़माया गया, लेकिन गंध का वर्णन नहीं हो पाने के कारण रोक दिया गया

अल्ट्रासाउंड सेटिंग

• Lev की MRI इमेज का उपयोग कर focal position और olfactory bulb की alignment की पुष्टि की गई
• सर्वोत्तम स्थितियाँ
  • frequency: 300kHz (खोपड़ी के पार जाने के लिए उपयुक्त low frequency)
  • focal depth: लगभग 39mm
  • aiming angle: 50~55 डिग्री
  • pulse: 5 cycles, 1200Hz repetition rate
• दूसरे प्रतिभागी (Albert) में MRI के बिना भी हल्के position adjustment से वही प्रभाव देखा गया

सुरक्षा सत्यापन

• output field measurement: जल टैंक में pressure 150~250kPa, mechanical index अधिकतम 0.4
  • सामान्य tFUS की तुलना में एक अंक कम तीव्रता पर, mechanical और thermal safety standards के भीतर
• optic nerve avoidance: असममिति को न्यूनतम रखा गया, और 15 डिग्री से कम कोण पर समायोजित किया गया
  • olfactory bulb केंद्र से थोड़ा हटकर होने के कारण लगभग 2 डिग्री का पार्श्व कोण उपयोग किया गया

परिणाम

• दोनों प्रतिभागियों ने चारों प्रकार की अनुभूतियाँ महसूस कीं
  • गंधें तेज़ और नाक के आसपास सीमित थीं, जबकि अनुभूति हल्की और फैलाव वाली थी
  • साँस अंदर लेते समय सबसे अधिक तीव्र महसूस हुई
  • एक प्रतिभागी ने कचरे की गंध महसूस कर सचमुच सोचा कि कूड़ा-गाड़ी आ गई है
• लगभग 14mm focal shift की सीमा में अलग-अलग गंधों में भेद किया जा सका
  • ताज़गी और जलने की गंध के focus में अंतर लगभग 3.5mm था
• auditory masking (AirPods में संगीत चलाकर) placebo प्रभाव को बाहर किया गया
• blind test में focal position के अनुसार गंधों की सफल पहचान हुई
• focus में बहुत छोटा बदलाव होने पर भी अलग गंधें उत्पन्न की जा सकीं, जिससे अल्ट्रासाउंड resolution से अधिक stimulation resolution की पुष्टि हुई
  • इसे “neural stimulation की super-resolution” कहा गया
• आगे के सुधार की दिशा: स्थिर device, अधिक frequency, focal position·size·waveform adjustment

घ्राण उत्तेजना का महत्व

• घ्राण उत्तेजना केवल VR में गंध पुनरुत्पादन से आगे बढ़कर, non-invasive brain input channel के रूप में उपयोग की संभावना रखती है
  • मनुष्यों में लगभग 400 प्रकार के olfactory receptors होते हैं, जो संयोजन के माध्यम से सूक्ष्म अंतर पहचानते हैं
• दोनों nostrils को मिलाकर यह अधिकतम 800-dimensional input channel बन सकता है, जो LLM के latent space के dimensions से मिलता-जुलता है
  • सैद्धांतिक रूप से किसी paragraph के अर्थ को 400-dimensional vector में encode कर ‘गंध के रूप में अर्थ समझना’ संभव हो सकता है
• घ्राण तंत्र hippocampus (स्मृति) और amygdala (भावना) से सीधे जुड़ा होता है, इसलिए सूचना-प्रेषण का मार्ग सरल है
  • visual system में बीच के processing stages अधिक होने से वही तरीका अपनाना कठिन है
• घ्राण एक दृश्य और श्रवण की तुलना में कम उपयोग किया जाने वाला sensory channel है, इसलिए यह नए neural stimulation interface के लिए उपयुक्त है
• अभी चार गंधों को पुनर्निर्मित किया गया है, और घ्राण उत्तेजना bitrate बढ़ाकर अधिक गंधों और अर्थों को व्यक्त करने की संभावना बताई गई
  • “अगर 400 base vectors सभी नियंत्रित किए जाएँ, तो अर्थ को गंध के रूप में महसूस किया जा सकता है”
  • फिलहाल इसका पहला 1% हासिल किया गया है

आभार

• Raffi Hotter, Aidan Smith, Mason Wang के feedback के लिए आभार व्यक्त किया गया

[GN⁺]

Hacker News राय

• मेरा अनुमान है कि निकट भविष्य में हम AI-जनित simulated दुनिया के भीतर अनिश्चित काल तक जीने लगेंगे
  AI हमारे nervous system को ‘hijack’ करके सीधे कृत्रिम रूप से बनाए गए अनुभव उपलब्ध कराएगा
  ऐसे शोध परिणामों को देखकर वह भविष्य काफ़ी वास्तविक लगता है
  • ऐसा लगता है कि बहुत से लोग पहले से ही social media algorithm द्वारा बनाई गई भ्रमपूर्ण दुनिया में फँसकर जी रहे हैं
  • क्या ऐसा भी हो सकता है कि यह पहले से ही हो रहा हो?
• लगता है कि आखिरकार Smell-o-vision की दिशा में कुछ प्रगति हुई है
  • शायद Apple इसी मौके का इंतज़ार कर रहा था — नाम तो जाहिर है iNose
  • क्या आप Smelloscope की बात नहीं कर रहे?
• यह सच में एक शानदार प्रोजेक्ट है
  बस पोस्ट को ज़्यादा ध्यान नहीं मिल रहा, इसलिए इसे second chance pool में डालकर एक बार फिर मुख्य पेज पर लाने की कोशिश करना चाहता हूँ
  • जोड़ दिया है। अगर ऐसी अच्छी पोस्ट दब जाए तो [e-mail] पर बताइए, उसे second-chance pool(व्याख्या लिंक) में डालकर फिर से रैंडम तरीके से दिखाया जा सकता है
    अपनी पोस्ट के लिए भी अनुरोध किया जा सकता है, लेकिन बेहतर यह है कि कोई और उसे संयोग से खोजकर सिफारिश करे
• अगर code review के दौरान code smell को सचमुच सूँघने वाला डिवाइस आ जाए, तो वह Kickstarter पर ज़बरदस्त हिट होगा
  • तो क्या खराब code smell की बजाय अच्छे code को चेरी ब्लॉसम की खुशबू दी जा सकती है?
  • अब vibe coding खत्म हो गई
• गंध से जुड़े शोधों को देखें तो संभावना यही लगती है कि ज़्यादातर जगहें अप्रिय गंध से भरी होंगी
  COVID के बाद parosmia झेलने वाले लोगों ने भी ज़्यादातर बुरी गंधों का अनुभव किया
  • मेरे एक परिचित ने छोटे स्ट्रोक के बाद स्वाद खो दिया, और उन्हें सब कुछ पुराने मोज़ों की गंध जैसा लगता है। यह सच में भयानक होगा
  • मुझे भी कभी-कभी ऐसा ही होता है। रसायनों जैसी गंध रुक-रुक कर आती है, और स्वाद चला जाता है
    दिलचस्प बात यह है कि बहुत अप्रिय गंधें मुझे लगभग महसूस नहीं होतीं। लेकिन गैस की गंध पहचान सकता हूँ
  • मुझे भी COVID होने पर कुछ हफ़्तों तक लगातार जलने की गंध आती रही थी
• मेरा मानना है कि भविष्य में एक बार फिर porn industry तकनीकी innovation की अग्रिम पंक्ति में होगी
  porn + VR + smell का संयोजन सामने आएगा
  • पता नहीं लोग ऐसे कंटेंट में असली यौन गंध सूँघना चाहेंगे या नहीं
    लेकिन परफ़्यूम collaboration का विचार दिलचस्प है — जैसे, अभिनेता ने शूटिंग के समय जो परफ़्यूम लगाया हो, उसे छिड़ककर देखना
    हालांकि यह संदेह है कि लक्ज़री परफ़्यूम ब्रांड ऐसे collaboration चाहेंगे भी या नहीं
  • शायद Pi-hole एक नए अर्थ में और उपयोगी हो जाएगा
  • लगता है इस विषय की वजह से डाउनवोट मिल रहे हैं, लेकिन ऐतिहासिक रूप से porn industry नई तकनीक अपनाने की रफ़्तार में सबसे तेज़ रही है
    commercialization के शुरुआती दौर में यही क्षेत्र सबसे पहले इसे अपना सकता है
  • सोचता हूँ क्या गंध भी 3D में implement होगी
  • क्या बस एक scented candle जला देने से काम नहीं चल जाएगा?
• लगता है adult video industry पहले से ही इस तकनीक पर नज़र रखे हुए है
  शायद जल्द ही संबंधित शोध में सीधा निवेश भी करे। यह कहीं VHS vs Betamax जैसी प्रतिस्पर्धा न बन जाए
  • ओह, तो बात गंध नहीं बल्कि दूसरे stimuli के लिए शोध की थी
• 2032 का मैं ऐसी दुनिया में जी रहा हूँ जहाँ smart fridge snack consumption कम करने के लिए खुशबुओं का A/B test कर रहा है
  एक गाजर खाई और promotion मिलने जैसा महसूस हुआ
• यह शोध olfaction की vibration theory की याद दिलाता है
  Vibration theory of olfaction
  • आख़िरकार बात शायद wave बनाम bit की ही है
    अगर यह wave है, तो संगीत के harmony और dissonance के सिद्धांत लागू हो सकते हैं
    कहा जाता है Robert Hooke ने भी ऐसा सोचा था — मूल पाठ
  • मुझे तो यह virtual chemical की vibration theory जैसा लगता है। पहले एक sci-fi कहानी थी जिसमें गोलियों को फटने से रोकने के लिए आवाज़ से control किया जाता था
• यह बात चौंकाती है कि एक ही olfactory stimulation pattern को दो लोग एक ही गंध के रूप में पहचानते हैं
  • मैंने भी यही सोचा था। जैसे किसी और की आँखों से देखने पर रंग अलग दिख सकते हैं
    लेकिन अगर यह तरीका olfactory receptors को सीधे stimulate करता है, तो यह stimulation के प्रभाव को ही replicate करता है, इसलिए consistency हो सकती है
  • शायद इसका कारण molecular resonance frequency हो सकता है