Läpimurto tällä alalla on elektronisen nenän käyttö ja nenän väliseinän stimulaatio uusien aistiyhteyksien luomiseksi ihmisille, jotka ovat menettäneet hajuaistinsa. Tutkimuksen tulokset on julkaistu Science Advances -lehdessä. Tuore tieteellinen löytö antaa uutta toivoa niille, jotka ovat menettäneet hajuaistinsa. Stanley ja hänen kollegansa johtama tutkijaryhmä on testannut menestyksekkäästi prototyypin laitteesta, jonka avulla anosmiaa (täydellinen tai osittainen hajuaistin menetys) sairastavat ihmiset voivat jälleen havaita ja erottaa hajut.
Science Advances -lehdessä julkaistu löytö perustuu sensoriseen korvausmenetelmään, joka opettaa aivot yhdistämään nenän fyysiset tuntemukset eri hajujen läsnäoloon. Tämän kehityksen merkitys on sen ratkaiseman ongelman laajuudessa. Hajuaistin menetys koskee noin 20 % maailman väestöstä ja se voi johtua infektioista, lääkkeiden käytöstä tai traumasta. Toistaiseksi, toisin kuin kuulon tai näön osalta, ei ole ollut olemassa laitteita tai implantteja, jotka voisivat palauttaa hajuaistin. Uusi laite on tärkeä askel kohti teknologista ratkaisua ongelmaan, joka koskee miljoonia ihmisiä, jotka elävät tämän aistihäiriön kanssa.
Tutkimukseen osallistui 65 vapaaehtoista (13, joilla oli säilynyt hajuaisti, ja 52, joilla oli anosmia). Kaikki heistä pystyivät havaitsemaan hajuja, ja suurin osa heistä erotti vähintään kaksi erilaista hajua. Normaalin hajuaistin omaavien ja hajuaistinsa menettäneiden ihmisten välillä ei havaittu merkittäviä eroja. Prototyyppi perustuu teknologisten ja neurobiologisten periaatteiden yhdistelmään. Järjestelmä käyttää elektronista nenää (e-nose) hajumolekyylien havaitsemiseen ympäristöstä. Tämä kemiallinen informaatio muunnetaan erityiseksi digitaaliseksi koodiksi, joka välitetään pienen sähköstimulaattorin kautta, joka on asetettu nenän väliseinään.
Tämä stimulaattori, joka on muotoiltu magneettiseksi puristimeksi, aktivoi kolmoishermon sähköisillä impulsseilla. Kolmoishermo, joka vastaa sellaisista aistimuksista kuin lämpötila, kosketus ja ärsytys nenäontelossa, muuttuu vaihtoehtoiseksi kanavaksi hajuaistin tietojen välittämiselle aivoihin. Järjestelmä käyttää elektronista nenää hajumolekyylien tunnistamiseen ja magneettista pidikettä, joka stimuloi sähköisesti kolmoishermoa nenän ontelossa, jolloin aivot voivat yhdistää fyysiset tuntemukset tiettyihin hajuihin.
Käytännössä laitteen käyttäjät eivät aisti hajuja perinteisellä tavalla. Sen sijaan he kokevat ainutlaatuisia fyysisiä tuntemuksia nenässä, jotka aivot oppivat yhdistämään tiettyihin hajuisiin. Näin ollen teknologia ei palauta alkuperäistä hajuaistia, vaan opettaa aivot tunnistamaan hajuja uusien aistisignaalien perusteella. Testitulokset osoittavat laitteen tehokkuuden erilaisille käyttäjäprofiileille. Tutkimukseen osallistui 65 osallistujaa: 13 normaalilla hajuaistilla ja 52 hajuaistin menetyksellä. Kaikki osallistujat pystyivät havaitsemaan hajumolekyylien läsnäolon, ja suurin osa pystyi erottamaan kaksi eri hajua. Lisäksi kyky havaita ja erottaa hajuja oli samanlainen sekä terveillä ihmisillä että anosmiasta kärsivillä, mikä vahvistaa kolmoishermon luotettavuuden vaihtoehtoisena reittinä koodattujen hajuaistimusten välittämiselle.
Tutkijat aikovat laajentaa laitteen tunnistamien hajujen kirjoa ja pienentää järjestelmää, jotta se olisi käytännöllinen ja edullinen, ja pyrkivät tarjoamaan toimivan vaihtoehdon miljoonille ihmisille ympäri maailmaa, jotka kärsivät hajuaistin menetyksestä. Tämän saavutuksen taustalla oleva aistinvaraisen korvaamisen periaate on jo sovellettu muilla aloilla, kuten kuulossa ja näössä, käyttämällä sisäkorvaistutteita tai näköproteeseja. Tähän mennessä ei kuitenkaan ole ollut vastaavaa ratkaisua hajuaistin menetykseen.
Laite käyttää yhdistelmää kahta aistijärjestelmää nenäontelossa: hajuaistin hermosta, joka vastaa hajujen aistimisesta, ja kolmoishermosta, joka vastaa fyysisistä aistimuksista. Käyttämällä kolmoishermoa hajuaistin korvaamiseen tutkijat avaavat uusia mahdollisuuksia aistien kuntoutukselle anosmiaa sairastaville ihmisille.
Prototyyppi on vielä kokeiluvaiheessa. Tiimin seuraavat askeleet ovat laajentaa laitteen koodaamien hajujen ja stimulaatiomallien valikoimaa sekä pienentää järjestelmää sen päivittäisen käytön helpottamiseksi. Tavoitteena on muuttaa laboratorioprototyyppi kannettavaksi ja edulliseksi laitteeksi sitä tarvitseville. Vaikka tekniikka ei mahdollista todellisen hajuaistin palauttamista, tutkijat väittävät, että tämä on ensimmäinen todellinen ratkaisu aistinvaraiseen korvaamiseen, joka voi tulevaisuudessa olla potilaiden saatavilla. Tämä keksintö avaa miljoonille hajuaistin menettäneille ihmisille mahdollisuuden jälleen erottaa ja tunnistaa tuoksuja, vaikkakin aivojen oppimien uusien aistimusten ansiosta.
Hajuaistin menetys voi olla merkki neurologisista häiriöistä
Hajuaistin menetys voi liittyä satoihin sairauksiin. Tuoreessa tutkimuksessa havaittiin 139 neurologista, somaattista, perinnöllistä tai synnynnäistä sairautta, joihin voi liittyä tämä oire. Useat tutkimukset ovat osoittaneet, että hajuaistin häiriöt ilmenevät yleensä varhaisessa vaiheessa sairauksissa, kuten Parkinsonin taudissa, ja ovat yksi ensimmäisistä merkkeistä Alzheimerin taudista, koska hajuaistin reitit ovat ensimmäisiä aivojen alueita, joihin tauti vaikuttaa. Lisäksi tutkijoiden mukaan hajuaistin muutokset voivat olla varhainen merkki masennuksesta, vakavista sydänkohtauksista ja multippeliskleroosista.
Huolimatta vakuuttavista todisteista hajuaistin toimintahäiriön ja kognitiivisten häiriöiden välisestä yhteydestä, ei ole vielä selvää, onko toinen niistä syynä toiseen vai onko niillä yhteisiä mekanismeja, jotka liittyvät ikääntymiseen tai neurodegeneratiivisiin prosesseihin. Tutkiakseen tätä yhteyttä tutkijat Fudanin yliopistosta Kiinassa tutkivat hajuaistin toimintahäiriöiden, ikääntyneiden kognitiivisten häiriöiden ja nenän mikrobiomin välistä yhteyttä.
