Substituția olfactivă prin stimulare trigeminală – primii pași spre o proteză funcțională a mirosului

Mirosul este o parte fundamentală a experienței umane – de la plăcerea gustului și conexiuni sociale, până la detectarea pericolelor din mediu. Pierderea mirosului afectează calitatea vieții, alimentația, starea emoțională și siguranța personală. Aproximativ 20% din populația globală trăiește cu forme variate de anosmie sau hiposmie, o cifră accentuată de epidemia COVID-19. În prezent, nu există o „proteza olfactivă”, iar terapiile medicamentoase, chirurgicale sau antrenamentul olfactiv au eficiență limitată. Studiul publicat în Science Advances explorează o soluție tehnologică emergentă: substituirea mirosului prin stimularea electrica a nervului trigeminal.
Spre deosebire de gust, văz sau auz – pentru care există soluții de substituție sau implant cochlear – mirosul nu beneficiază de o tehnologie echivalentă. Reluarea sensibilității olfactive ar necesita un sistem capabil să detecteze molecule volatile (o „e-nose”), să le transforme digital și apoi să le convertescă în semnale electrice care pot fi percepute de pacient. Deși senzori chimici performanți există, secțiunea cea mai puțin dezvoltată este transmiterea informației în sistemul nervos.

Autorii propun o abordare non-invazivă: redirecționarea informațiilor olfactive prin stimularea intranazală a ramurilor trigemenului, sistem care percepe iritație și temperatură. Fiind localizat în aceeași zonă cu receptorii olfactivi și influențând emoția și evitarea pericolului, trigeminalul reprezintă canalul senzorial cel mai compatibil pentru substituție.

Despre studiu

Cercetătorii au dezvoltat un dispozitiv modular format din:

• o „e-nose” optică capabilă să identifice patru compuși volatili;
• un algoritm ce clasifică digital fiecare moleculă;
• un stimulator magnetic intranazal care livrează modele de curent electric direct pe mucoasa septală.

Au fost derulate patru experimente, desfășurate în paralel în trei centre europene (Lyon, Thessaloniki, Dresden), incluzând voluntari normosmici și persoane cu anosmie sau hiposmie. În toate testele, același principiu a fost aplicat: molecula → identificare digitală → mapare pe un pattern electric → stimulare trigeminală → decodare perceptivă de către participant.

Rezultate

1. Detectarea stimulării electrice – reușită universală

Toți participanții, indiferent de funcția olfactivă, au perceput stimularea chiar la valori minime. Pragurile au fost similare între normosmici, hiposmici și anosmici, demonstrând conservarea sensibilității trigeminale. Intensitatea percepută crește proporțional cu intensitatea curentului, dar senzația este asociată predominant cu iritație ușoară și valență hedonică negativă – similar reacțiilor la compuși pungenti.

2. Discriminarea stimulilor – posibilă, dar dependentă de context

• Experimentele 1–3 au arătat că o parte dintre participanți pot diferenția modele electrice distincte, însă performanța variază semnificativ.
• Discriminarea a crescut când sarcina a fost simplificată, când participanții au primit avertizare auditivă și când modele repetitive au fost prezentate succesiv.
• Experimentul 4 a confirmat replicabilitatea: două treimi dintre pacienți identificau corect stimulul diferit peste nivelul șansei aleatorii.

Meta-analiza datelor arată o concluzie solidă: detectarea este robustă, iar discriminarea devine fezabilă atunci când sarcina cognitivă este adaptată și când se introduce fază de învățare a semnalelor.

Interpretare și implicații

Stimularea trigeminală poate funcționa ca substitut pentru detectarea mirosurilor, iar asocierea între modele electrice și categorii olfactive este un pas realist către un dispozitiv clinic. Limitarea actuală este cantitatea redusă de informație transmisibilă – trigeminalul poate genera puține tipuri perceptive comparativ cu spectrul olfactiv imens. Totuși:

• antrenamentul neuroplastic ar putea crește rezoluția perceptivă;
• stimularea bilaterală sau multiparametrică (frecvență, amplitudine, durată) poate extinde canalul de informație;
• combinarea stimulării trigeminale cu indicii auditive sau vizuale poate transforma sistemul într-o tehnologie multimodală.

Concluzii

Studiul oferă prima demonstrație funcțională a unui dispozitiv ce permite persoanelor fără miros să detecteze și, parțial, să discearnă semnale olfactive substitute. Sistemul nu reproduce mirosul în mod real, dar deschide o cale tehnologică comparabilă cu momentul pre-implanturilor cochleare din domeniul auditiv. Cu optimizare, învățare și extinderea gamei de stimuli, această tehnologie poate deveni prima „proteză de miros” destinată pacienților cu anosmie.