这项研究源于该实验室对嗅觉的兴趣。在哺乳动物中,大脑在吸气过程中处理气味信息。这种大脑与呼吸之间的联系让研究人员产生疑问:既然每个大脑都是独特的,那么每个人的呼吸模式是否也会反映这种独特性?
为验证这一想法,团队开发了一种轻便的可穿戴设备。该设备通过在鼻孔下方放置软管,持续24小时追踪鼻气流。大多数呼吸测试仅持续1至20分钟,主要用于评估肺功能或诊断疾病。但这些短暂片段不足以捕捉细微的模式。
"人们可能认为呼吸测量和分析已经穷尽了一切方法,"以色列魏茨曼科学研究所的作者诺姆·索贝尔表示,"然而我们偶然发现了一种全新的呼吸观测方式。我们将其视为一种大脑读数。"
索贝尔团队为100名健康年轻人佩戴该设备,要求他们保持正常生活状态。利用收集的数据,团队仅凭呼吸模式就能以高精度识别个体。这种高精度在两年内进行的多次重复测试中保持稳定,堪比某些语音识别技术的准确度。
"我原以为身份识别会非常困难,因为每个人都在进行不同活动,如跑步、学习或休息,"魏茨曼科学研究所的作者蒂姆娜·索罗卡指出,"但事实证明他们的呼吸模式存在显著差异。"
此外,研究发现这些"呼吸指纹"与个体的身体质量指数、睡眠-觉醒周期、抑郁焦虑水平甚至行为特征相关。例如,在焦虑问卷中得分较高的参与者,睡眠时吸气时间更短且呼吸间隔变异性更大。索罗卡强调所有参与者均未达到精神或行为障碍的临床诊断标准。结果表明,长期鼻气流监测或可作为观测身心健康的窗口。
"我们直觉认为抑郁或焦虑程度会改变呼吸方式,"索贝尔解释道,"但因果关系可能恰恰相反。也许是特定的呼吸方式导致你焦虑或抑郁。若此推论成立,我们或许能通过调整呼吸模式来改善这些状态。"
当前设备仍面临现实挑战:鼻腔下方的导管常令人联想到疾病,可能妨碍普及;设备无法监测口腔呼吸,且睡眠时易移位。团队计划设计更隐蔽舒适的日常使用版本。
索罗卡和索贝尔已在研究人类能否通过模仿健康呼吸模式改善心理情绪状态。索贝尔表示:"我们明确希望突破诊断范畴迈向治疗领域,对此持谨慎乐观态度。"
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Materials provided by Cell Press. Note: Content may be edited for style and length.
Journal Reference:
2025-06-18
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