Научное открытие израильских исследователей демонстрирует, что носовое дыхание человека обладает уникальными характеристиками, позволяющими идентифицировать личность с чрезвычайно высокой точностью — до 96,8%. Подобно отпечатку пальца, у каждого из нас формируется индивидуальный «дыхательный отпечаток», который не только служит биометрическим маркером, но и содержит ценную информацию о физическом и психическом здоровье. Это открывает новые горизонты для персонализированной медицины, диагностики и терапевтических методик.
Хотя процесс дыхания кажется автоматическим и простым, на самом деле он управляется сложнейшей системой мозговых структур. Эта система отвечает как за базовые, непроизвольные ритмы, необходимые для поддержания жизни, так и за сознательное управление дыханием в различных поведенческих контекстах. Ученые давно предполагали, что уникальность нейронных связей каждого мозга может проецироваться в долгосрочные, индивидуальные паттерны дыхания. Однако технические ограничения, связанные с краткосрочными замерами (обычно не более 20 минут), не позволяли проверить эту гипотезу и уловить тонкие, но устойчивые особенности.
Прорыв совершила команда из Института науки Вейцмана, разработавшая методику длительного мониторинга носового дыхания. «Можно было бы подумать, что о дыхании мы знаем всё, — отмечает соавтор работы Ноам Собель. — Но мы нашли принципиально новый подход к его анализу. Теперь мы рассматриваем его как способ «считывания» информации о работе мозга».
Эксперимент и рекордная точность
Для проверки гипотезы ученые сконструировали специальное портативное устройство. Оно представляет собой гибкую трубку, которая размещается под ноздрями и соединяется с датчиком на затылке, непрерывно фиксируя поток воздуха. В исследовании приняли участие 100 здоровых молодых людей, которые носили устройство в течение полных суток в условиях обычной жизни.
Обратите внимание: Новое исследование может в конечном итоге подтвердить или отклонить теорию Большого взрыва.
Собранные данные анализировались с помощью алгоритма «Breathing Indicator», который оценивал 24 различных параметра дыхательного цикла. Участники также вели дневники активности и отмечали свое психоэмоциональное состояние.Результаты оказались впечатляющими: данные о дыхании позволили с высокой точностью идентифицировать каждого участника. Уже после первого часа записи система верно определяла человека в 43% случаев, а по итогам 24-часового мониторинга точность взлетела до 96,8%. Более того, уникальность дыхательного паттерна оказалась стабильной во времени — повторные тесты спустя два года подтвердили первоначальные результаты. По своей надежности эта методика сравнима с современными системами распознавания речи.
«Можно было ожидать, что идентификация будет затруднена из-за разнообразия daily активностей — бега, учебы, отдыха, — комментирует ведущий автор исследования Тимна Сорока. — Однако дыхательные модели продемонстрировали удивительную индивидуальность и устойчивость».
Графическое резюме исследования, наглядно иллюстрирующее процесс мониторинга и анализа данных.Дыхание — окно в состояние здоровья
Анализ выявил четкую корреляцию между характеристиками дыхания и психофизиологическим состоянием человека. Например, у участников с более высоким уровнем тревожности наблюдались укороченные вдохи во время сна и большая вариабельность пауз между дыхательными циклами. Хотя в эксперименте участвовали клинически здоровые люди, ученые полагают, что долгосрочный мониторинг дыхания может стать мощным инструментом для раннего выявления психических расстройств, таких как тревожность или депрессия.
«Мы интуитивно понимаем, что тревога влияет на дыхание, — говорит Ноам Собель. — Но возможна и обратная причинно-следственная связь: сами паттерны дыхания могут провоцировать или усугублять эти состояния. Если это так, то целенаправленная коррекция дыхания может стать немедикаментозным методом облегчения симптомов».
Текущая версия устройства имеет ряд ограничений: трубка может вызывать дискомфорт, система не фиксирует ротовое дыхание и может смещаться во время сна. Сейчас исследователи работают над созданием более удобного и незаметного носимого сенсора. Параллельно ведется изучение эталонных, «здоровых» дыхательных паттернов, что необходимо для внедрения технологии в клиническую практику.
«Наша цель — обеспечить не только диагностику, но и лечение, — подводит итог Ноам Собель. — Мы смотрим в будущее с осторожным оптимизмом».
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: Исследование показало, что человека можно идентифицировать по носовому дыханию с точностью до 96,8%.