Każdy ma wzorzec oddechu. Jest unikalny jak odcisk palca

Sposób, w jaki bierzemy wdech, a potem wypuszczamy powietrze z płuc, jest unikalny dla każdego człowieka. Podobnie jak układ linii papilarnych na opuszkach palców. W badaniach, które ukazały się w czasopiśmie "Current Biology" (DOI: 10.1016/j.cub.2025.05.008), naukowcy wykazali, że można identyfikować konkretne osoby wyłącznie na podstawie wzorców oddechu z relatywnie dużą dokładnością sięgającą blisko 97 proc. Technika ta oferuje również wgląd w zdrowie fizyczne i psychiczne.

Każdy wdech i wydech jest skoordynowany, aby dostarczyć tlen potrzebny mózgowi do zarządzania organizmem. To powiązanie między mózgiem a oddychaniem doprowadziło naukowców do pytania: skoro każdy mózg jest wyjątkowy, to czy wzorzec oddechu każdej osoby też taki będzie? Do przetestowania tej koncepcji badacze zaprosili 97 zdrowych osób. Opracowali też lekkie urządzenie do noszenia, montowane na karku, które śledzi przepływ powietrza przez nos nieprzerwanie przez 24 godziny za pomocą rurek umieszczonych pod nozdrzami. Badacze wyposażył uczestników w urządzenie i poprosił ich o noszenie go podczas wykonywania zwykłych, codziennych czynności oraz podczas snu.

Do charakterystyki wzorców oddechu zespół wyodrębnił 24 parametry z danych dotyczących przepływu powietrza, w tym czas trwania wdechu i wydechu oraz asymetrię przepływu powietrza między nozdrzami. Uczeni oddzielili też okresy, w których uczestnicy spali i wytrenowali na tych danych algorytm uczenia maszynowego. Z czasem ilość parametrów określających profil oddechowy danej osoby znacznie się zwiększyła.

Zespół naukowców pod kierunkiem Noama Sobela z Weizmann Institute of Science w Izraelu ustalił, że za pomocą zebranych przez urządzenie wzorców oddechu można zidentyfikować konkretnych uczestników badań z dokładnością 96,8 proc. Wysoka dokładność pozostała niezmienna w wielu ponownych testach przeprowadzonych w ciągu dwóch lat, dorównując precyzji niektórych technologii rozpoznawania głosu.

– Można by pomyśleć, że oddychanie zostało zmierzone i przeanalizowane pod każdym kątem. A jednak znaleźliśmy zupełnie nowy sposób patrzenia na oddychanie – powiedział Sobel. – W pewnym sensie czytamy umysł przez nos. To może być bardzo skuteczne narzędzie diagnostyczne – dodał.

Badacze odkryli też, że wzorce oddechu wydają się być skorelowane z wskaźnikiem masy ciała (BMI), cyklem snu i czuwania oraz oznakami depresji i stanów lękowych, a nawet cechami behawioralnymi. Na przykład uczestnicy, którzy w kwestionariuszach wypełnianych przed badaniami przyznali się do zaburzeń lękowych, mieli krótsze wdechy i większą zmienność przerw między oddechami podczas snu.

Naukowcy sugerują, że długoterminowy monitoring przepływu powietrza przez nos może służyć jako okno na fizyczne i emocjonalne samopoczucie. – Intuicyjnie zakładamy, że to, jak bardzo ktoś jest przygnębiony lub niespokojny, zmienia sposób oddychania. Ale może być odwrotnie. Być może sposób oddychania powoduje, że jesteś niespokojny lub przygnębiony. Jeśli to prawda, być może będziemy w stanie zmienić sposób oddychania, aby zmienić te warunki – przyznał Sobel.

Długoterminowy monitoring oddechu za pomocą opracowanego przez badaczy urządzenia ma pewne ograniczenia. Rurki biegnące pod nosem mogą być kojarzone z jakąś chorobą, co może zniechęcać uczestników badań do ich ciągłego noszenia. Urządzenie nie uwzględnia również oddychania przez usta i może się zsunąć podczas snu. Dlatego badacze chcą opracować lepszą, bardziej dyskretną i wygodniejszą wersję swojego aparatu przeznaczoną do codziennego użytku.

Źródło: Cell Press, Nature, Science Alert, fot. Soroka et al., Current Biology/ CC BY-SA