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초음파로 냄새를 유도했다

 (writetobrain.com)
2P by GN⁺ 12일전 | ★ favorite | 댓글 1개
  • 초음파를 이용해 뇌의 후각 처리 영역을 자극하여 사람에게 특정 냄새 감각을 유도한 실험 결과
  • 이마에 트랜스듀서를 부착해 초음파를 후각망울 방향으로 집중시켰으며, 두 사람에게서 네 가지 냄새(신선한 공기, 쓰레기, 오존, 장작불)를 재현
  • 300kHz 저주파 초음파, 약 39mm 초점 깊이, 50~55도 각도로 조정해 자극 위치를 세밀히 제어
  • 실험은 안전성 검증을 위해 압력, 기계적 지수, 열량 등을 측정했으며, 시신경 손상을 피하기 위한 각도 제한도 설정
  • 후각 자극을 통해 비침습적 뇌 정보 입력 채널로서의 가능성을 탐색하며, 향후 ‘의미를 냄새로 인식’할 수 있는 고차원 신경자극 연구로 확장 가능성 제시

실험 개요

  • 초음파 탐촉자를 뇌의 후각 처리 영역(후각망울) 에 조준해 다양한 냄새 감각을 유도
    • 서로 다른 초점 위치가 서로 다른 냄새 감각과 대응
    • 두 명의 참가자에게 첫 시도에서 재현 성공, 이후 블라인드 테스트로 검증
  • 유도된 감각은 네 가지
    • 산소가 풍부한 신선한 공기 냄새
    • 썩은 과일 껍질 같은 쓰레기 냄새
    • 공기 이온화기 근처의 오존 냄새
    • 장작불 타는 냄새

실험 설정

  • 후각망울은 코 윗부분 뒤쪽에 위치해 접근이 어려움
    • 코 내부는 평평하지 않고 공기로 차 있어 초음파 전도에 부적합
  • 이마 위에 트랜스듀서를 부착하고 아래 방향으로 초음파를 조준
    • 전두동이 신호를 약화시키지만, 위치를 조정해 목표 영역에 도달 가능
  • 초기에는 손으로 탐촉자를 고정했으나 안정성이 낮아 즉석 헤드셋을 제작
    • 젤 대신 고체 젤리 형태 패드를 사용해 안정성과 편안함 확보
    • 탐촉자에 칼을 테이프로 부착해 기계적 지지 확보 (소프트웨어 오류 방지 이유로 유지)
    • 치아를 이용한 마우스가드 방식도 시도했으나 냄새 묘사 불가로 중단

초음파 설정

  • Lev의 MRI 영상을 이용해 초점 위치와 후각망울 정렬 확인
  • 최적 조건
    • 주파수: 300kHz (두개골 투과에 적합한 저주파)
    • 초점 깊이: 약 39mm
    • 조준 각도: 50~55도
    • 펄스: 5사이클, 1200Hz 반복률
  • 다른 참가자(Albert)는 MRI 없이도 약간의 위치 조정만으로 동일 효과 확인

안전성 검증

  • 출력 필드 측정: 수조에서 압력 150~250kPa, 기계적 지수 최대 0.4
    • 일반 tFUS보다 한 자릿수 낮은 강도로, 기계적·열적 안전 기준 내
  • 시신경 회피: 비대칭을 최소화하고, 15도 이하 각도로 조정
    • 후각망울이 중앙에서 약간 벗어나 있어 2도 정도 측면 각도 사용

결과

  • 두 참가자 모두 네 가지 감각을 경험
    • 냄새는 강하고 코 주변에 국한, 감각은 약하고 확산적
    • 흡입 시 가장 강하게 느껴짐
    • 한 참가자는 쓰레기 냄새를 맡고 실제 쓰레기차가 온 줄 착각
  • 초점 이동 약 14mm 범위에서 서로 다른 냄새 구분 가능
    • 신선함과 불타는 냄새의 초점 차이는 약 3.5mm
  • 청각 마스킹(에어팟 음악 재생) 으로 플라시보 효과 배제
  • 블라인드 테스트에서 초점 위치별 냄새 구분 성공
  • 초점 이동이 작음에도 다른 냄새 유도 가능, 초음파 해상도 이상의 자극 분해능 확인
    • 이를 “신경자극의 초해상도(super-resolution) ”로 표현
  • 향후 개선 방향: 안정적 장치, 주파수 증가, 초점 위치·크기·파형 조정

후각 자극의 의미

  • 후각 자극은 단순한 VR 냄새 구현을 넘어, 비침습적 뇌 입력 채널로 활용 가능성
    • 인간은 약 400종의 후각 수용체를 가지고 있으며, 조합으로 미세한 차이를 구분
  • 두 콧구멍을 합치면 최대 800차원 입력 채널로, LLM의 잠재공간(latent space) 차원과 유사
    • 이론적으로 문단의 의미를 400차원 벡터로 인코딩해 ‘냄새로 의미를 이해’ 가능
  • 후각 시스템은 해마(기억) 와 편도체(감정) 에 직접 연결되어 있어 정보 전달 경로가 단순
    • 시각 시스템은 중간 처리 단계가 많아 동일한 접근이 어려움
  • 후각은 시각·청각보다 덜 사용되는 감각 채널로, 새로운 신경자극 인터페이스로 적합
  • 현재 네 가지 냄새를 구현했으며, 후각 자극 비트레이트 향상을 통해 더 많은 냄새 및 의미 표현 가능성
    • “400개의 기저 벡터를 모두 제어하면 의미를 냄새로 느낄 수 있음”
    • 현재는 그 첫 1%를 달성

감사 표시

  • Raffi Hotter, Aidan Smith, Mason Wang의 피드백에 감사 표시
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GN⁺ 12일전  [-]
Hacker News 의견
  • 나는 가까운 미래에 우리가 AI가 생성한 시뮬레이션 세계 속에서 무기한 살아가게 될 것이라 예측함
    AI가 우리의 신경계를 ‘하이재킹’해 인공적으로 만들어진 경험을 직접 공급하게 될 것임
    이런 연구 결과들을 보면 그 미래가 꽤 현실적으로 느껴짐
    • 이미 많은 사람들이 소셜 미디어 알고리즘이 만든 환상 속 세계에 갇혀 살고 있는 것 같음
    • 어쩌면 이미 그런 일이 일어났을 수도 있지 않겠음?
  • 드디어 Smell-o-vision으로 가는 진전이 생긴 것 같음
    • Apple이 이 기회를 기다렸을지도 모름 — 이름은 당연히 iNose
    • Smelloscope 말하는 거 아님?
  • 이건 정말 멋진 프로젝트임
    다만 게시물이 주목을 많이 못 받고 있어서, second chance pool에 넣어서 다시 한 번 메인 페이지에 올려보려 함
    • 추가 완료했음. 이런 좋은 글이 묻히면 hn@ycombinator.com으로 알려주면 second-chance pool(설명 링크)에 넣어 무작위로 다시 노출시킬 수 있음
      자기 글이라도 요청은 가능하지만, 다른 사람이 우연히 발견해 추천해주는 게 더 좋음
  • 코드 리뷰 중에 code smell을 실제로 맡게 해주는 장치가 나오면 Kickstarter에서 대박 날 듯함
    • 그렇다면 나쁜 코드 냄새 말고, 좋은 코드는 벚꽃 향으로 만들 수 있을까?
    • 이제 vibe coding은 끝났음
  • 냄새 관련 연구를 보면, 대부분의 공간이 불쾌한 냄새로 채워져 있을 가능성이 큼
    코로나로 후각이상(parosmia)을 겪은 사람들도 대부분 나쁜 냄새를 경험했음
    • 지인이 작은 뇌졸중 이후 미각을 잃었는데, 모든 게 오래된 양말 냄새처럼 느껴진다고 함. 정말 끔찍할 것 같음
    • 나도 가끔 비슷한 증상이 있음. 화학물질 같은 냄새가 간헐적으로 나타나고, 미각이 사라짐
      흥미롭게도 아주 불쾌한 냄새는 거의 안 느껴짐. 대신 가스 냄새는 감지할 수 있음
    • 나도 코로나 걸렸을 때 몇 주간 타는 냄새가 계속 나는 경험을 했음
  • 미래에는 다시 한 번 포르노 산업이 기술 혁신의 최전선에 설 것이라 봄
    porn + VR + smell 조합이 등장할 것임
    • 그런 콘텐츠에서 실제 성적 냄새를 맡고 싶을지는 모르겠음
      대신 향수 협업 아이디어는 흥미로움 — 배우가 촬영 당시 쓴 향수를 뿌리고 감상하는 식으로
      다만 고급 향수 브랜드가 그런 협업을 원할지는 의문임
    • Pi-hole이 새로운 의미로 더 유용해질지도 모름
    • 이런 주제라서 다운보트를 받는 것 같지만, 사실 역사적으로 포르노 산업은 신기술 채택 속도가 가장 빠름
      상용화 초기엔 이쪽이 가장 먼저 적용할 가능성이 큼
    • 냄새도 3D로 구현될까 궁금함
    • 그냥 향초 하나 켜면 해결 아님?
  • 성인 영상 업계는 이미 이 기술을 주시하고 있을 것 같음
    곧 관련 연구에 직접 투자할지도 모르겠음. 마치 VHS vs Betamax 경쟁처럼 될 수도 있음
    • 아, 냄새 말고 다른 자극을 위한 연구 말하는 거였군
  • 2032년의 나는 스마트 냉장고가 간식 섭취를 줄이기 위해 향기를 A/B 테스트하는 세상에 살고 있음
    당근 하나 먹고 승진한 기분이 들었음
  • 이 연구는 후각의 진동 이론을 떠올리게 함
    Vibration theory of olfaction
    • 결국 모든 게 파동이냐 비트냐의 문제 같음
      만약 파동이라면 음악의 화음과 불협화음 원리가 적용될 수도 있음
      Robert Hooke도 이런 생각을 했다고 함 — 원문
    • 나에겐 가상 화학물질의 진동 이론이 떠오름. 예전에 총알이 폭발하지 않게 소리로 제어하던 SF 이야기가 있었음
  • 두 사람에게서 같은 후각 자극 패턴이 동일한 냄새로 인식된다는 점이 놀라움
    • 나도 같은 생각을 했음. 다른 사람의 눈으로 보면 색이 다르게 보일 수도 있듯이 말임
      하지만 후각 수용체를 직접 자극하는 방식이라면, 자극의 효과 자체를 모방하는 것이므로 일관성이 생길 수 있음
    • 어쩌면 이는 분자 공명 주파수 때문일 수도 있음
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