独立した研究者からなる小規模なチームが、長らく欠けていた仮想現実の「嗅覚リンク」を埋めようとしている。しかし、彼らが選んだ道は、空気中に匂いを発するのではなく、匂いの知覚を脳に直接「書き込む」というものでした。研究チームが開発したプロトタイプのデバイスは、集束超音波を使用して、化学薬品や臭気ボックス、注入装置を必要とせずに、嗅覚情報の処理を担う嗅球を正確に刺激します。その後の検証が可能であれば、仮想現実や拡張現実に新たな没入体験をもたらすことが期待されます。
現在のイマーシブ システムは主に視覚と聴覚を中心に展開されており、触覚フィードバックについてはある程度の進歩が見られます。しかし、記憶や感情と最も密接な関係がある嗅覚は、依然としてほとんど存在していません。生物学的に言うと、嗅覚信号は、より高次の皮質処理を経ることなく、海馬を含む大脳辺縁系に直接入力されます。この特別な経路が「匂いで記憶が甦る」重要なメカニズムと考えられており、既存のVRでは再現が難しい効果でもあります。
研究チームのメンバーであるレフ・チジョフ氏、アルバート・ヤンファン氏、トーマス・リベイロ氏、アーユシュ・グプタ氏は、空気中の匂いを再構成する従来の方法を放棄し、代わりに超音波によって脳の嗅球領域を直接刺激することにした。彼らは、超音波を使用して生体に直接匂い知覚を誘発する試みはこれまでにほとんどなく、動物モデルであっても、この方向性は技術的に非常に模索的であると述べた。
嗅球は鼻腔の上にあり、深く位置しており、骨と軟組織に包まれています。頭の外側からアクセスするのは簡単ではありません。同時に、超音波は空気中での伝播が不十分であるため、正確なターゲット設定がより困難になります。これを行うために、研究者らは、サポートと快適さを提供するために「固体のゼリー状パッド」と呼ばれるものを使用して超音波トランスデューサーを額に固定し、超音波ビームをターゲット領域に向かって下向きに傾けました。
研究チームは、研究者の1人からの磁気共鳴画像法（MRI）データを使用して嗅球のおおよその座標と深さを推定し、超音波焦点の位置を決定した。これに基づいて、彼らは超音波の周波数とパルスのタイミングを繰り返し調整して、頭蓋骨を貫通し、エネルギーを目標の深さに集中させ、比較的安定した主観的なフィードバックを得ることができるパラメータの組み合わせを見つけました。
実験中、被験者は新鮮な空気、オゾン、燃える木材、腐敗する有機物など、透明な匂いから漠然とした感覚までのさまざまな体験を報告しました。研究者らは、「匂い」と「感覚」の間には比較的明確な違いがあることに気づきました。前者は輪郭がより明確で、まるで「匂いを嗅ぐ」ことで方向を固定できるかのように、特定の発生点があるように見えます。後者は弱くてゆっくりであり、識別可能な特定の匂いではなく、漠然とした印象として説明されることがほとんどです。
一部の被験者は、顔の微妙なかゆみやチクチク感などの軽度の物理的感覚も報告しており、超音波刺激が嗅覚経路に作用するだけでなく、末梢感覚にも影響を与える可能性があることを示唆しています。呼吸方法も体験の強度に影響します。穏やかに息を吸い込むと、この嗅覚や知覚が増幅される傾向があるため、参加者にはデバイスを額に当てながらわずかに「匂いを嗅ぐ」ように依頼されました。
いくつかの試験では、関連する感覚が数回の呼吸で徐々に蓄積されていくが、他の試験ではほぼ突然現れる。一部の被験者は、腐ったゴミのような臭いを経験すると、無意識のうちにそれを環境内の本物の臭いだとみなし、「仮想を現実と取り違える」のと同様の直感的な反応を示しました。
工学的な観点から見ると、これはまだ初期のプロトタイプです。このデバイスはかろうじて「頭に装着する」デバイスとしての資格を持っていますが、現時点では手で額に固定する必要があります。実用的なアプリケーションを実現するには、デバイスをさらに小型化し、長期装着、モバイル使用、安全性の要件を満たすために VR/AR ヘッドセットなどのウェアラブル ハードウェアと深く統合する必要があります。
この研究の潜在的な影響は、「仮想の匂い」を超える可能性があります。それは、単に脳の電気や血流の変化などの受動的な情報を読み取るのではなく、開頭術や電極の埋め込みを必要とせず、非侵襲的な技術を通じて「脳に信号を書き込む」という、より広い方向性を示している。現時点では、この見通しはまだかなり推測の域を出ませんが、理論的には、同様のアプローチが嗅覚を超えた他の感覚や知覚経路にも拡張される可能性があります。
予見可能な短期および中期的なアプリケーションの観点から見ると、没入型メディアが最も直接的な着地点となります。ヘッドセットが消耗品の化学物質や臭気カートリッジに依存せずに「脳内嗅覚」を生成できれば、仮想シーン設計における長年の制限が解消されます。もちろん、消費者市場に真に参入するには、コスト管理、体積と重量、安全管理、エクスペリエンスの一貫性など、エンジニアリング上の複数の課題に依然として直面しています。したがって、最初は企業レベルのトレーニング、専門的なシミュレーション、科学研究のプラットフォームに実装される可能性が高くなります。
より深いレベルで見ると、物理的な空気や化学分子を迂回して嗅覚中枢に直接到達するこの経路は、人々の「デジタル匂い」に対する従来の想像力を変えました。現実空間にさまざまな香りや匂いを再現するのではなく、「ある匂いを嗅いだ」という脳の主観的な認識を神経レベルで引き起こそうとするものです。このアイデアが成熟すると、知覚コンピューティングや人間とコンピューターのインタラクションの分野に新たな技術的道が開かれる可能性があります。