就像指紋上的螺旋紋一樣，一個(gè)人的呼吸模式也可能是獨(dú)一無(wú)二的——不僅可以用于身份識(shí)別，還可能揭示與其相關(guān)的生理狀態(tài)和心理特征。

在一項(xiàng)新發(fā)表于《當(dāng)代生物學(xué)》的研究中，一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，僅憑鼻腔呼吸模式，就能以高達(dá)96.8%的準(zhǔn)確率識(shí)別個(gè)體。而更令人關(guān)注的是，這些呼吸模式還與體質(zhì)指數(shù)（BMI），以及焦慮和抑郁的跡象存在顯著相關(guān)性。

呼吸與腦的神秘關(guān)聯(lián)

呼吸看似簡(jiǎn)單，實(shí)則由腦中一整套復(fù)雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)所調(diào)控。每一次吸氣和呼氣都需要協(xié)調(diào)到位，以確保腦能獲得充足的氧氣，來(lái)維持對(duì)身體各系統(tǒng)的調(diào)控。在哺乳動(dòng)物中，腦在吸氣過(guò)程中會(huì)同步處理氣味信息。這些生理機(jī)制的交織引發(fā)了研究人員的疑問(wèn)：既然每個(gè)人的腦運(yùn)作方式各不相同，那么呼吸模式是否也具備個(gè)體獨(dú)特性？

為驗(yàn)證這一設(shè)想，研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一款輕巧的可穿戴設(shè)備。該設(shè)備通過(guò)連接放置在鼻孔下方的柔性導(dǎo)管，可在不干擾日常生活的情況下，連續(xù)記錄左右鼻孔的氣流長(zhǎng)達(dá)24小時(shí)。而相比之下，傳統(tǒng)的呼吸測(cè)試往往只持續(xù)1~20分鐘，主要用于評(píng)估肺功能或診斷疾病，以捕捉呼吸中的細(xì)微差異。

研究人員通過(guò)一種安裝在參與者頸后的定制設(shè)備，連續(xù)監(jiān)測(cè)其24小時(shí)內(nèi)的呼吸模式。（圖/Soroka et al. / Current Biology）

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與發(fā)現(xiàn)

研究團(tuán)隊(duì)共招募了100名健康的年輕成年人參與實(shí)驗(yàn)，并要求他們?cè)?4小時(shí)內(nèi)佩戴該設(shè)備，期間照常生活。隨后，有42名參與者在不同時(shí)間（間隔5天至23個(gè)月不等，平均3.5個(gè)月）返回實(shí)驗(yàn)室，完成了第二輪24小時(shí)的測(cè)量。由于其中有3名參與者的數(shù)據(jù)損壞，研究人員最終分析了97名參與者的數(shù)據(jù)。

為了量化這97名參與者的呼吸模式，研究人員運(yùn)用一種既有的分析方法（BreathMetrics），從每位參與者的呼吸數(shù)據(jù)中提取出24項(xiàng)關(guān)鍵參數(shù)，包括吸氣和呼氣的持續(xù)時(shí)間、左右鼻孔之間的氣流差異等。他們還將清醒期與睡眠期的數(shù)據(jù)分開(kāi)處理，并訓(xùn)練了一個(gè)機(jī)器學(xué)習(xí)模型來(lái)進(jìn)行個(gè)體識(shí)別。

結(jié)果顯示，僅憑這些鼻腔中的氣流模式，模型就能以高達(dá)96.8%的準(zhǔn)確率識(shí)別出97名參與者的身份。換句話(huà)說(shuō)，每個(gè)人的呼吸模式，確實(shí)就像“鼻腔指紋”一樣具有高度的個(gè)體特異性。更重要的是，在第二輪重復(fù)測(cè)試中，參與者的呼吸指紋表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性，其識(shí)別效果可媲美甚至超過(guò)部分語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)。

從呼吸模式讀取健康信息

在如此高的準(zhǔn)確率的基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步探索了呼吸模式是否還攜帶其他信息。他們收集了參與者的BMI數(shù)據(jù)，以及評(píng)估抑郁與焦慮程度的問(wèn)卷評(píng)分。

分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這些呼吸“指紋”不僅與BMI、睡眠-清醒周期有關(guān)，還與個(gè)體的心理狀態(tài)以及某些行為特征存在關(guān)聯(lián)。例如，那些在焦慮問(wèn)卷中得分相對(duì)較高的參與者，其睡眠時(shí)的吸氣往往更短暫，呼吸之間的停頓時(shí)間更不規(guī)律；而B(niǎo)MI較高者在睡眠時(shí)的呼吸模式，也與BMI較低者存在明顯差異。

值得注意的是，這些參與者大多并未達(dá)到精神疾病的臨床診斷標(biāo)準(zhǔn)，也就是說(shuō)，他們普遍屬于健康狀態(tài)。即便如此，研究依然發(fā)現(xiàn)了呼吸模式與焦慮、抑郁等心理指標(biāo)之間的相關(guān)性。這表明，即使在普通人群中，呼吸模式也能反映出心理狀態(tài)的細(xì)微變化。由此可見(jiàn)，對(duì)鼻腔氣流進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，有望成為一種全新的非侵入式的身心健康評(píng)估手段。

一種潛在的診療工具

這項(xiàng)研究是呼吸模式研究領(lǐng)域的一項(xiàng)重大突破。此前相關(guān)研究多集中在短時(shí)段的數(shù)據(jù)收集，而這研究首次實(shí)現(xiàn)了對(duì)個(gè)體長(zhǎng)時(shí)間、連續(xù)、自然狀態(tài)下的呼吸精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)。

長(zhǎng)期以來(lái)，一些科學(xué)家在直覺(jué)上認(rèn)為，焦慮或抑郁會(huì)影響人的呼吸節(jié)律?，F(xiàn)在，這項(xiàng)研究提出了一個(gè)新的可能：也許反過(guò)來(lái)，呼吸方式本身就可能誘發(fā)或緩解心理狀態(tài)。如果這一假設(shè)成立，那么通過(guò)引導(dǎo)人們模仿某些“健康”的呼吸模式，就可能成為一種改善情緒、調(diào)節(jié)心理的新療法。

不過(guò)，距離這一技術(shù)的廣泛應(yīng)用仍有挑戰(zhàn)。目前的設(shè)備需要在鼻下佩戴導(dǎo)管，這種“醫(yī)用外觀”可能影響人們的接受度。此外，這種設(shè)備尚不能監(jiān)測(cè)口腔呼吸，睡眠時(shí)也容易因移位而影響數(shù)據(jù)質(zhì)量。為此，研究團(tuán)隊(duì)正在設(shè)計(jì)更加隱蔽、舒適的版本，以適用于日常佩戴。同時(shí)，他們也正在探索哪些呼吸模式與低壓力、低焦慮狀態(tài)相關(guān)，并嘗試將研究從診斷延伸至干預(yù)與治療。

#參考來(lái)源：

https://www.nature.com/articles/d41586-025-01835-0

https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(25)00583-4

#圖片來(lái)源：

封面圖&首圖：irongroup / Pixabay