Για χρόνια η όσφρηση θεωρούταν η πιο παραμελημένη από τις ανθρώπινες αισθήσεις. Κι όμως, για περίπου 1 στους 5 ανθρώπους παγκοσμίως, η μερική ή η πλήρης απώλειά της δεν είναι απλώς μια ενόχληση, αλλά μια καθημερινή υπενθύμιση ότι κάτι βασικό λείπει από την επαφή τους με τον κόσμο.
Η απώλεια όσφρησης (ανοσμία ή υποσμία) είναι ένα σημαντικό πρόβλημα που επηρεάζει περίπου το 20% του παγκόσμιου πληθυσμού. Οι άνθρωποι έχουν περίπου 400 διαφορετικούς οσφρητικούς υποδοχείς που επιτρέπουν στη μύτη να ανιχνεύει δισεκατομμύρια οσμές. Ωστόσο, κάποιοι ασθενείς μπορούν να χάσουν μόνιμα ή προσωρινά, μερικώς ή πλήρως την αίσθηση της όσφρησης για διάφορους λόγους, συχνά εξαιτίας κάποιου τραύματος στο κεφάλι, μιας χρόνιας ρινοκολπίτιδας ή λόγω ιογενών λοιμώξεων όπως η COVID-19.
Σε αντίθεση με την ακοή, όπου η τεχνολογία έχει ήδη δώσει λύσεις με κοχλιακά εμφυτεύματα και με ακουστικά βαρηκοΐας, η όσφρηση έμοιαζε μέχρι πρόσφατα να μην έχει «δεύτερη ευκαιρία».
Όχι όμως πια.
Μια πρωτοποριακή έρευνα από μια κοινοπραξία ευρωπαϊκών πανεπιστημίων, ερευνητικών κέντρων και εταιρειών νανοτεχνολογίας, με σημαντική συμμετοχή του Αριστοτέλειου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης (ΑΠΘ) έρχεται να αλλάξει αυτή την αντίληψη.
Η μελέτη, που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο Science Advances δείχνει ότι η ανθρώπινη όσφρηση μπορεί, υπό προϋποθέσεις, να υποκατασταθεί λειτουργικά μέσω μιας «τεχνητής» μύτης.
Και αυτό από μόνο του είναι είδηση!
Επιλέγοντας έναν άλλο δρόμο…
Οι ερευνητές στη μελέτη ακολούθησαν μια διαφορετική προσέγγιση. Αντί να προσπαθήσουν να «επιδιορθώσουν» την κατεστραμμένη οσφρητική οδό, αξιοποίησαν ένα εναλλακτικό νευρικό μονοπάτι, το τρίδυμο νεύρο.
Το τρίδυμο νεύρο λαμβάνει σήματα από ολόκληρο το πρόσωπο, συμπεριλαμβανομένης της ρινικής κοιλότητας. Συμμετέχει στην αντίληψη της θερμοκρασίας του εισπνεόμενου αέρα και στην ανίχνευση ερεθιστικών ουσιών. Ορισμένες χημικές ουσίες στα τρόφιμα, όπως είναι η καψαϊκίνη στο τσίλι ενεργοποιούν τις απολήξεις του νεύρου και συμβάλλουν στην αντίληψη της αίσθησης του ζεστού, του δροσερού ή του καυτού.
«Είναι ένα νεύρο που έτσι και αλλιώς συμμετέχει σε αυτό που ο καθένας από μας προσδιορίζει ως “μυρίζω” διότι κάθε οσμή είναι αποτέλεσμα διέγερσης λιγότερο ή περισσότερο τόσο του οσφρητικού όσο και του τρίδυμου νεύρου», σχολιάζει στο Dnews o Kαθηγητής Ωτορινολαρυγγολογίας και επικεφαλής στου ρινολογικού εργαστηρίου στο Ιατρείο όσφρησης της Β΄ ΩΡΛ Κλινικής του ΑΠΘ, Ιορδάνης Κωνσταντινίδης, που συμμετείχε στην έρευνα.
Η ομάδα των επιστημόνων ανέπτυξε ένα σύστημα που συλλαμβάνει οσμές από το περιβάλλον χρησιμοποιώντας μια τεχνητή μύτη (e-nose), έναν χημικό αισθητήρα που ανιχνεύει τις οσμές και κωδικοποιεί καθεμιά σαν ένα διακριτό μοτίβο ηλεκτρικών σημάτων, δηλαδή ως έναν ρινικό κώδικα Μορς. Αυτός ο κώδικας μέσω ενός ενδορινικού ηλεκτρικού διεγέρτη (ενός μικρού μαγνητικού κλιπ) που τοποθετείται στο διάφραγμα της μύτης, ενεργοποιεί μέσω ελεγχόμενων ηλεκτρικών παλμών το τρίδυμο νεύρο.
Όταν συμβεί αυτό, τα άτομα αντιλαμβάνονται τον κώδικα όχι ως μυρωδιές με τη συμβατική έννοια, αλλά ως παλμούς, πιέσεις ή ως ήπιο ερεθισμό στη μύτη. Δεν μυρίζουν καφέ ή λουλούδια, αλλά ο εγκέφαλός τους κάνει αυτό που ξέρει να κάνει καλύτερα: μαθαίνει.
Όπως μαθαίνει μια νέα γλώσσα, ο εγκέφαλος αρχίζει να συνδέει κάθε μοτίβο ηλεκτρικής διέγερσης με μια συγκεκριμένη πληροφορία. Το άτομο δεν μυρίζει το τριαντάφυλλο αλλά ξέρει ότι είναι εκεί. Με επαναλαμβανόμενη χρήση και εκπαίδευση, ο χρήστης μπορεί να συνδέει συγκεκριμένα ερεθίσματα με συγκεκριμένες οσφρητικές πληροφορίες και να δημιουργείται έτσι ένα νέο λεξιλόγιο αισθήσεων.
«Αυτή η προσέγγιση υποκατάστασης δεν επιτρέπει στους ασθενείς να μυρίζουν πραγματικές οσμές. Πρόκειται για μια γνήσια πρώτη λύση υποκατάστασης που θα μπορούσαμε να φανταστούμε για να προσφέρουμε στους ασθενείς μας στο μέλλον», λέει ο Καθηγητής Κωνσταντινίδης.
Η ερευνητική ομάδα πραγματοποίησε μια σειρά τεσσάρων πειραμάτων σε δεκάδες εθελοντές, τόσο με φυσιολογική όσφρηση όσο και με μερική ή με πλήρη ανοσμία και τα αποτελέσματα ήταν εντυπωσιακά. Τα πειράματα πραγματοποιήθηκαν υπό τις ίδιες συνθήκες σε τρία διαφορετικά εργαστήρια στη Λυών της Γαλλίας, στη Θεσσαλονίκη και στη Δρέσδη της Γερμανίας, τα οποία συνεργάστηκαν σε μια κοινή προσπάθεια. Οι περισσότεροι συμμετέχοντες κατάφεραν να αντιληφθούν πότε υπήρχε μια «οσφρητική» αλλαγή στο περιβάλλον τους, ακόμα και αν δεν μπορούσαν να μυρίσουν με τον συμβατικό τρόπο. Σε αρκετές περιπτώσεις, μάλιστα, μπόρεσαν να διακρίνουν διαφορετικά μοτίβα ηλεκτρικής διέγερσης, δείχνοντας ότι το σύστημα μπορεί να υποστηρίξει όχι μόνο την ανίχνευση οσμών αλλά και έναν βασικό διαχωρισμό μεταξύ διαφορετικών ερεθισμάτων.
Μια φιλόδοξη προσπάθεια
Η ψηφιακή αποκατάσταση της όσφρησης αποτελεί τον πυρήνα του ευρωπαϊκού ερευνητικού έργου ROSE, το οποίο μόλις ολοκληρώθηκε και η τεχνητή μύτη είναι το αποτέλεσμα αυτής της φιλόδοξης προσπάθειας.
Το έργο ξεκίνησε το 2021 με χρηματοδότηση από την Ευρωπαϊκή Ένωση στο πλαίσιο του Horizon 2020 και με προϋπολογισμό σχεδόν 3 εκατομμύρια ευρώ, με στόχο να αποδείξει την ιδέα μιας ψηφιακής μονάδας όσφρησης (Digital Olfaction Module, DOM).
Το ROSE στηρίχτηκε σε μια ευρεία ευρωπαϊκή συνεργασία, συντονίστηκε από το Εθνικό Κέντρο Επιστημονικής Έρευνας της Γαλλίας (CNRS) και περιέλαβε πανεπιστήμια, ερευνητικά ινστιτούτα και τεχνολογικές εταιρείες από πολλές χώρες.
Κάθε εταίρος ανέλαβε έναν συγκεκριμένο ρόλο που ευθυγραμμιζόταν με τον τομέα εξειδίκευσής του. Το ρινολογικό εργαστήριο της Β΄ ΩΡΛ Κλινικής του ΑΠΘ με τον Καθηγητή Κωνσταντινίδη, ως υπεύθυνο της ελληνικής συμμετοχής, συνέβαλε σε κλινικές μελέτες και δοκιμές σε άτομα με διαταραχές όσφρησης, ενισχύοντας το έργο με πολύτιμα δεδομένα από την πραγματική εμπειρία των ασθενών.
«Η σημασία αυτής της έρευνας είναι ιδιαίτερα μεγάλη, καθώς η απώλεια όσφρησης δεν επηρεάζει μόνο την απόλαυση του φαγητού ή των αρωμάτων, αλλά και την ασφάλεια και την ψυχική υγεία. Άτομα με ανοσμία συχνά δεν μπορούν να αντιληφθούν τους περιβαλλοντικούς κινδύνους ή τα αλλοιωμένα τρόφιμα, ενώ η κατάσταση συνδέεται και με αυξημένα ποσοστά άγχους και κατάθλιψης», προσθέτει ο Έλληνας επιστήμονας.
Ωστόσο, οι ίδιοι οι ερευνητές είναι προσεκτικοί και τονίζουν ότι η μέθοδος που υπέδειξαν δεν αποκαθιστά τη φυσική όσφρηση. Υπογραμμίζουν ότι πρόκειται για την πρώτη σαφή απόδειξη ότι η οσφρητική πληροφορία μπορεί να μεταδοθεί στον εγκέφαλο μέσω εναλλακτικών νευρικών οδών. Το επόμενο βήμα είναι η βελτίωση της ακρίβειας των αισθητήρων, η ανάπτυξη πιο εξελιγμένων μοτίβων διέγερσης και η μετατροπή του πειραματικού συστήματος σε μια προσιτή συσκευή με εύκολη εφαρμογή στον ασθενή.
Η μελέτη αυτή εντάσσεται σε μια ευρύτερη τεχνολογική τάση στη νευροεπιστήμη που επιχειρεί να αντικαταστήσει ή να ενισχύσει ανθρώπινες αισθήσεις, όπως έχει ήδη συμβεί με τα κοχλιακά εμφυτεύματα στην ακοή.
Αν τα επόμενα χρόνια οι ερευνητές καταφέρουν να εξελίξουν αυτή την τεχνολογία, η απώλεια όσφρησης ίσως πάψει να θεωρείται ένα μόνιμο και αδιέξοδο πρόβλημα και να γίνει μια διαχειρίσιμη κατάσταση που μπορεί να αντιμετωπιστεί με τη βοήθεια της επιστήμης και της νευρολογικής προσαρμοστικότητας του ανθρώπινου εγκεφάλου.
«Η σημασία της έρευνας δεν περιορίζεται μόνο στην αποκατάσταση μιας χαμένης αίσθησης. Τα τελευταία χρόνια, η επιστημονική κοινότητα έχει διαπιστώσει ότι η μείωση της οσφρητικής ικανότητας έχει αναδειχθεί ως πρώιμο προειδοποιητικό σημάδι για νευροεκφυλιστικές ασθένειες, όπως η νόσος του Πάρκινσον και η νόσος Αλτσχάιμερ. Έτσι, τέτοιες τεχνολογίες ανοίγουν τον δρόμο όχι μόνο για υποβοηθούμενη αντίληψη των οσμών, αλλά και για νέες μεθόδους πρόληψης και έγκαιρης διάγνωσης ασθενειών», προσθέτει ο κ. Κωνσταντινίδης.
Ωστόσο, οι ερευνητές λένε πως η τεχνητή μύτη δεν υπόσχεται να φέρει πίσω αναμνήσεις που είναι «δεμένες» με μυρωδιές. Υπόσχεται όμως κάτι διαφορετικό και εξίσου σημαντικό, έναν νέο τρόπο να είναι κάποιος «παρών» στον χώρο του. Να ξέρει τι συμβαίνει γύρω του. Να μη νιώθει «εκτός». Και αυτό για εκατομμύρια ανθρώπους δεν είναι πολυτέλεια, είναι δικαίωμα!
