https://www.youtube.com/watch?v=jdDxXkgqjrY

Hajuaisti on aisteistamme vanhin ja silti siitä tiedetään kaikkein vähiten. Jotta voimme haistaa jotain, täytyy olla tuoksuja. Tuoksut ovat pääosin varsin monimutkaisia haihtuvien kemiallisten orgaanisten aineiden yhdistelmiä, jotka liikkuvat ilmavälitteisesti. Nenäontelomme yläosassa sijaitsee hajuepiteeli, joka reagoi ilmassa oleviin haihtuviin molekyyleihin ja tuottaa biosähköisen vasteen, joka välittyy hermojärjestelmän kautta aivojen syvempiin, aivorunkoa lähellä oleviin rakenteisiin, kuten mantelitumakkeeseen ja aivotursoon. Ne ovat rakenteita, jotka osallistuvat keskeisesti muisti- ja tunneinformaation käsittelyyn. Hajuaisti on kemiallinen etäaisti ja se on ainoa aisteistamme, jonka reseptorisolut altistuvat suoraan ulkoiselle ympäristölle. 

 

 

Tuoksuilla ja toimivalla hajuaistilla on merkittäviä vaikutuksia käyttäytymiseemme. Hajuaisti liittyy muun muassa ravinnon, vaarasignaalien ja esimerkiksi partnerista erittyvien tuoksujen analysointiin – pidämme henkilöistä, jotka tuoksultaan muistuttavat itseämme. Tuoksut ovat suoraan yhteydessä tunteisiin, muistiin ja luonnollisesti makuaistimuksiin. Heikentynyt hajuaisti voi liittyä neurologisiin sairauksiin (Alzheimer, Parkinson), kyvyttömyyteen kokea tunneyhteyttä partneriin ja muun muassa erilaisiin vaikeuksiin syömiskäyttäytymisessä. Kun tarkemmin ajattelee, on helppo ymmärtää, että ilman tuoksuja maailma olisikin hyvin erilainen.

Mitä ovat digitaaliset tuoksut? Tuoksuihin liittyvää maailmaa pyritään tutkimaan ja ymmärtämään kehittämällä sekä keinotekoisia hajuaistiteknologioita (keinoneniä) että teknologioita, joilla voidaan luoda tuoksuja eli tuoksunäyttöjä.

 

 

Keinonenillä pyritään jäljittelemään ihmisen hajuaistin toimintaa. Haistaminen korvataan ilmapumpulla ja hajuepiteeli sensorimatriisilla. Tämän jälkeen mitattava sensorisignaali esikäsitellään. Tällöin biologinen hermoverkko on korvattu elektroniikalla ja laskenta-algoritmeilla. Viimeisenä ketjussa on älykäs data-analyysi ja hajun luokittelu. Eli biologisperäisen älyn korvaa keinoäly. Keinonenällä mitatusta tuoksunäytteestä luodaan siis digitaalinen sormenjälki. Eri tuoksujen sormenjälkiä on mahdollista luokitella tekoälymenetelmin siten, että voidaan tunnistaa tuoksun lähde kuten esimerkiksi kukkanen, keho tai vaikkapa tietty viini.

 

Ihmisen terveydentilan mittaaminen on yksi keinonenien sovellusalue. Sairaudet muuttavat aineenvaihduntaa ja samalla ihmisistä haihtuvia orgaanisia yhdisteitä/tuoksuja. Niitä voidaan mitata virtsasta, hiestä, hengityksestä ja kehosta (https://doi.org/10.1093/jb/mvr090). Mittauksista on jäljitetty muun muassa maksakirroosia, keuhkosyöpää, virtsatietulehdusta, diabetesta ja eturauhassyöpää (http://doi.org/10.1016/j.juro.2014.01.113). Siten keinoneniä voidaan käyttää muun muassa sairauksien diagnostisoinnin apuna. Keinoneniä voidaan käyttää apuna myös viinin ja ruoan laadunvalvonnassa (https://doi.org/10.3390/agronomy12112627).

 

 

Tuoksunäytöt ovat teknologioita, joilla voidaan hallitusti tuottaa tunnettuja tuoksuja tai luoda (syntetisoida) alkuperäisen kaltaisia tuoksuja tunnetuista kemiallisista osatekijöistä. Tuoksuja voidaan tuottaa ympäristöön tai ohjata niitä tarkoin vain yhden henkilön aistittavaksi (https://doi.org/10.1007/s12127-018-0235-1). Tuoksunäyttöjä voidaan ohjata digitaalisesti eri tavoin. On esimerkiksi mahdollista ohjata tuoksunäyttöä keinonenän aistiman ja tekoälyn avulla luokitellun tuoksun perusteella luomaan vastaavanlainen tuoksu. Tämä tuoksu voidaan myös mitata eri paikassa kuin missä se luodaan – tuoksuja voidaan siis siirtää kommunikaatioverkon yli, periaatteessa minne päin maailmaa tahansa (https://doi.org/10.1145/3377290.3377301). Kun tuoksunäyttöteknologiaa yhdistetään kuvaan, ääneen tai vaikkapa virtuaalitodellisuusteknologioihin, voidaan luoda aivan uusia mukaansatempaavia moniaistisia ympäristöjä, joita voidaan hyödyntää vaikkapa sen tutkimiseen, miten tuoksut vaikuttavat visuaalisen informaation muistamiseen (https://doi.org/10.1145/3242969.3242999). Näitä menetelmiä ja ympäristöjä voidaan hyödyntää myös hajuaistin kuntouttamiseen. Viimeaikainen tarkastelu osoittaa, että hajuaistia voi kuntouttaa ja samalla se vaikuttaa aivoihin ja niiden toimintaan myönteisesti hidastamalla kognitiivisten taitojen heikkenemistä ja helpottamalla lievän masennuksen oireita (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0149763422003426).

 

 


 

 

Tiedevideon tekemiseen osallistuivat seuraavat Tampereen yliopiston Emotions, Sociality, and Computing (ESC) tutkimusryhmän (https://research.tuni.fi/esc/) jäsenet:

Veikko Surakka, Professori, PsT veikko.surakka@tuni.fi

Jussi Rantala, Staff scientist, FT jussi.rantala@tuni.fi

Venla Kamppari, Tutkimusapulainen, DI kand. venla.kamppari@tuni.f