Уникальные дыхательные 'отпечатки пальцев': как дыхание раскрывает ваше здоровье

Ваше дыхание уникально. Исследование, опубликованное 12 июня в журнале Current Biology издательства Cell Press, показало, что ученые могут идентифицировать людей исключительно по их дыхательным паттернам с точностью 96.8%.

Отпечатки пальцев дыхания

Эти 'отпечатки пальцев' дыхания также дают представление о физическом и психическом здоровье. Исследование возникло из интереса лаборатории к ольфакции, или чувству запаха. В мозге млекопитающих информация о запахах обрабатывается во время вдоха. Эта связь между мозгом и дыханием привела исследователей к вопросу: раз каждый мозг уникален, не отражает ли это уникальность и паттерн дыхания человека?

Исследование дыхательных паттернов

Для проверки этой идеи команда разработала легкое носимое устройство, которое отслеживает назальный воздушный поток в течение 24 часов с помощью мягких трубок, размещенных под ноздрями. Большинство тестов дыхания длятся от одной до двадцати минут, фокусируясь на оценке функции легких или диагностике заболеваний. Но эти краткие снимки недостаточны для захвата тонких паттернов.

“Вы бы подумали, что дыхание было измерено и проанализировано всеми возможными способами,” - говорит автор Ноам Собель из Института науки Вейцмана, Израиль. “Однако мы наткнулись на совершенно новый способ взглянуть на дыхание. Мы рассматриваем это как чтение мозга.”

Команда Собеля оснастила 100 здоровых молодых взрослых этим устройством и попросила их продолжать свою повседневную жизнь. Используя собранные данные, команда идентифицировала участников только по их дыхательным паттернам с высокой точностью. Эта высокая точность оставалась стабильной в течение нескольких повторных тестов, проведенных в течение двух лет, соперничая с точностью некоторых технологий распознавания голоса.

“Я думала, что будет очень трудно идентифицировать кого-то, потому что все занимаются разными делами, как бег, учеба или отдых,” - говорит автор Тимна Сорока из Института науки Вейцмана. “Но оказалось, что их дыхательные паттерны были удивительно отличимыми.”

Корреляция с физическим и психическим здоровьем

Исследование также обнаружило, что эти дыхательные 'отпечатки пальцев' коррелировали с индексом массы тела (BMI) человека, циклом сна-бодрствования, уровнями депрессии и тревожности, а также с поведенческими чертами. Например, участники, которые получили относительно высокие баллы в анкетах по тревожности, имели более короткие вдохи и большую вариабельность в паузах между вдохами во время сна. Сорока отметила, что ни один из участников не соответствовал клиническим диагностическим критериям для психических или поведенческих состояний.

Потенциал для улучшения здоровья

Результаты свидетельствуют о том, что долгосрочный мониторинг назального воздушного потока может служить окном в физическое и эмоциональное благополучие.

“Мы интуитивно предполагаем, что насколько вы депрессивны или тревожны, изменяет то, как вы дышите,” - говорит Собель. “Но, возможно, все наоборот. Возможно, то, как вы дышите, делает вас тревожным или депрессивным. Если это так, мы, возможно, сможем изменить то, как вы дышите, чтобы изменить эти состояния.”

Будущие вызовы и возможности

Текущее устройство все еще сталкивается с реальными вызовами. Трубка, проходящая под носом, часто ассоциируется с болезнью и может отпугнуть пользователей. Устройство также не учитывает дыхание через рот и может выскользнуть из положения во время сна. Команда стремится разработать более скрытную и удобную версию для ежедневного использования.

Сорока и Собель уже исследуют, могут ли люди имитировать здоровые дыхательные паттерны, чтобы улучшить свое психическое и эмоциональное состояние.

“Мы определенно хотим выйти за рамки диагностики к лечению, и мы осторожно оптимистичны,” - говорит Собель.

Исследование дыхания и психического здоровья

Автор: Queen Muse
Источник: Cell Press
Контакт: Queen Muse – Cell Press

Научная основа

Оригинальное исследование: Открытый доступ. “Человек имеет назальные респираторные отпечатки пальцев” Ноам Собель и др. Current Biology
Резюме
У человека есть назальные респираторные отпечатки пальцев.
Долгосрочные респираторные паттерны генерируются удивительно сложными сетями мозга. Поскольку мозги уникальны, мы предположили, что их зависимые респираторные паттерны могут быть аналогично уникальными.

Для проверки этой гипотезы мы разработали носимое устройство, которое точно измеряет и регистрирует назальный воздушный поток в каждой ноздре отдельно в течение до 24-часовых периодов. Мы обнаружили, что могли идентифицировать участников когорты из 97 человек с поразительной точностью 96.8% только по назальным воздушным паттернам. Другими словами, у людей есть индивидуальные назальные воздушные отпечатки пальцев.

Кроме того, в экспериментах с повторными тестами мы обнаружили, что эти индивидуальные отпечатки пальцев остаются стабильными в течение длительных периодов времени, так что индивидуальная идентификация по назальным воздушным отпечаткам пальцев была на уровне или выше, чем распознавание голоса.
Наконец, мы находим, что высокая чувствительность этих отпечатков пальцев дает значительные указания как на физиологические состояния, такие как уровни возбуждения и индекс массы тела, так и на когнитивные черты, такие как уровни тревожности, уровни депрессии и поведенческие тенденции.
Мы заключаем, что долгосрочные паттерны назального воздушного потока отражают мозговые драйверы дыхания, являются индивидуально уникальными и имеют значительные импликации для здоровья, эмоций и когниции.

Присоединяйтесь к нашему newsletter
Спасибо за подписку. Что-то пошло не так. Я согласен передать свою личную информацию в AWeber для Neuroscience Newsletter (больше информации)
Подпишитесь, чтобы получать наши последние заголовки и резюме нейронауки, отправленные на ваш email один раз в день, совершенно бесплатно.
Мы ненавидим спам и используем ваш email только для контакта с вами о newsletters. Вы можете отменить подписку в любое время.