每个人的呼吸，都像指纹一样独一无二

本文来自微信公众号：原理 （ID：principia1687），作者：糖兽

就像指纹上的螺旋纹一样，一个人的呼吸模式也可能是独一无二的——不仅可以用于身份识别，还可能揭示与其相关的生理状态和心理特征。

在一项新发表于《当代生物学》的研究中，一个研究团队发现，仅凭鼻腔呼吸模式，就能以高达96.8%的准确率识别个体。而更令人关注的是，这些呼吸模式还与体质指数（BMI），以及焦虑和抑郁的迹象存在显著相关性。

呼吸与脑的神秘关联

呼吸看似简单，实则由脑中一整套复杂的神经网络所调控。每一次吸气和呼气都需要协调到位，以确保脑能获得充足的氧气，来维持对身体各系统的调控。在哺乳动物中，脑在吸气过程中会同步处理气味信息。这些生理机制的交织引发了研究人员的疑问：既然每个人的脑运作方式各不相同，那么呼吸模式是否也具备个体独特性？

为验证这一设想，研究团队开发了一款轻巧的可穿戴设备。该设备通过连接放置在鼻孔下方的柔性导管，可在不干扰日常生活的情况下，连续记录左右鼻孔的气流长达24小时。而相比之下，传统的呼吸测试往往只持续1~20分钟，主要用于评估肺功能或诊断疾病，以捕捉呼吸中的细微差异。

研究人员通过一种安装在参与者颈后的定制设备，连续监测其24小时内的呼吸模式。（图/Soroka et al./Current Biology）

实验设计与发现

研究团队共招募了100名健康的年轻成年人参与实验，并要求他们在24小时内佩戴该设备，期间照常生活。随后，有42名参与者在不同时间（间隔5天至23个月不等，平均3.5个月）返回实验室，完成了第二轮24小时的测量。由于其中有3名参与者的数据损坏，研究人员最终分析了97名参与者的数据。

为了量化这97名参与者的呼吸模式，研究人员运用一种既有的分析方法（BreathMetrics），从每位参与者的呼吸数据中提取出24项关键参数，包括吸气和呼气的持续时间、左右鼻孔之间的气流差异等。他们还将清醒期与睡眠期的数据分开处理，并训练了一个机器学习模型来进行个体识别。

结果显示，仅凭这些鼻腔中的气流模式，模型就能以高达96.8%的准确率识别出97名参与者的身份。换句话说，每个人的呼吸模式，确实就像“鼻腔指纹”一样具有高度的个体特异性。更重要的是，在第二轮重复测试中，参与者的呼吸指纹表现出良好的稳定性，其识别效果可媲美甚至超过部分语音识别技术。

从呼吸模式读取健康信息

在如此高的准确率的基础上，研究团队进一步探索了呼吸模式是否还携带其他信息。他们收集了参与者的BMI数据，以及评估抑郁与焦虑程度的问卷评分。

分析结果发现，这些呼吸“指纹”不仅与BMI、睡眠-清醒周期有关，还与个体的心理状态以及某些行为特征存在关联。例如，那些在焦虑问卷中得分相对较高的参与者，其睡眠时的吸气往往更短暂，呼吸之间的停顿时间更不规律；而BMI较高者在睡眠时的呼吸模式，也与BMI较低者存在明显差异。

值得注意的是，这些参与者大多并未达到精神疾病的临床诊断标准，也就是说，他们普遍属于健康状态。即便如此，研究依然发现了呼吸模式与焦虑、抑郁等心理指标之间的相关性。这表明，即使在普通人群中，呼吸模式也能反映出心理状态的细微变化。由此可见，对鼻腔气流进行长期监测，有望成为一种全新的非侵入式的身心健康评估手段。

一种潜在的诊疗工具

这项研究是呼吸模式研究领域的一项重大突破。此前相关研究多集中在短时段的数据收集，而这研究首次实现了对个体长时间、连续、自然状态下的呼吸精准监测。

长期以来，一些科学家在直觉上认为，焦虑或抑郁会影响人的呼吸节律。现在，这项研究提出了一个新的可能：也许反过来，呼吸方式本身就可能诱发或缓解心理状态。如果这一假设成立，那么通过引导人们模仿某些“健康”的呼吸模式，就可能成为一种改善情绪、调节心理的新疗法。

不过，距离这一技术的广泛应用仍有挑战。目前的设备需要在鼻下佩戴导管，这种“医用外观”可能影响人们的接受度。此外，这种设备尚不能监测口腔呼吸，睡眠时也容易因移位而影响数据质量。为此，研究团队正在设计更加隐蔽、舒适的版本，以适用于日常佩戴。同时，他们也正在探索哪些呼吸模式与低压力、低焦虑状态相关，并尝试将研究从诊断延伸至干预与治疗。

参考来源：

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

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