الگوی تنفسی مثل اثر انگشت است؟ کشف جدیدی درباره شناسایی افراد با تحلیل تنفس

تصور کنید در یک اتاق تاریک و بی‌صدا نشسته‌اید. تنها صدایی که شنیده می‌شود، جریان ملایم دم و بازدم شماست؛ صدایی که سال‌هاست با آن زندگی می‌کنید اما هرگز به نوع نفس کشیدن خود فکر نکرده‌اید. حالا پژوهشگران می‌گویند همین نفس‌ها می‌توانند شما را از میلیون‌ها انسان دیگر متمایز کنند، درست مثل اثر انگشت. الگوی تنفسی هر فرد به‌قدری منحصربه‌فرد است که می‌توان از آن برای شناسایی دقیق افراد استفاده کرد. این کشف بر پایه‌ی تحلیل داده‌های یک دستگاه پوشیدنی کوچک به‌دست آمده که نفس‌های بینی را در طول شبانه‌روز ثبت می‌کند. حالا صحبت از نوعی «اثر انگشت تنفسی» (respiratory fingerprint) است که نه‌تنها هویت افراد، بلکه وضعیت روانی و سلامت جسمی آن‌ها را نیز بازگو می‌کند. این پژوهش می‌تواند فصل تازه‌ای در تشخیص بیماری‌ها و درمان‌های ذهنی-جسمی بگشاید و الگوی تنفسی را به ابزار جدیدی در پزشکی تبدیل کند.

تنفس: فرآیندی ساده یا امضایی پیچیده؟

ما اغلب فراموش می‌کنیم که تنفس، این عمل بی‌وقفه و تکراری، تحت کنترل شبکه‌ای پیچیده در مغز ماست. بیشتر مواقع، این فرآیند به صورت خودکار انجام می‌شود، اما گاهی هم ما با آگاهی آن را تنظیم می‌کنیم؛ مثلاً موقع شیرجه رفتن در آب یا وقت مراقبه. پژوهشگران مؤسسه وایزمن (Weizmann Institute of Science) با بررسی دقیق الگوهای تنفسی، به نکته‌ای شگفت‌انگیز پی برده‌اند: هر فرد، الگوی تنفسی منحصربه‌فردی دارد. این کشف زمانی اتفاق افتاد که پژوهشگران دستگاهی پوشیدنی طراحی کردند که جریان هوا در سوراخ‌های بینی را در طول ۲۴ ساعت ثبت می‌کرد. نکته‌ی جالب اینجاست که حتی فقط با یک ساعت ثبت اطلاعات، می‌شد افراد را با دقت ۴۳ درصد تشخیص داد، و اگر داده‌ها برای ۲۴ ساعت ثبت می‌شد، این دقت به بیش از ۹۶ درصد می‌رسید. چنین نتیجه‌ای از یک پارامتر فیزیولوژیک بسیار پایه، کاملاً غافلگیرکننده بود.

اثر انگشت تنفسی (Respiratory Fingerprint) چگونه کار می‌کند؟

پژوهشگران برای این آزمایش، ۹۷ شرکت‌کننده را به دستگاهی متصل کردند که پشت گردن آن‌ها نصب می‌شد. این دستگاه با استفاده از روش تحلیلی «برث‌متریکس» (BreathMetrics)، ۲۴ پارامتر متفاوت از تنفس بینی را ارزیابی می‌کرد. پارامترهایی مانند سرعت دم و بازدم، زمان مکث میان نفس‌ها، و شدت جریان هوا در هر سوراخ بینی، همگی به عنوان شناسه‌های فردی ثبت می‌شدند. در دنیایی که شناسایی انسان‌ها معمولاً بر پایهٔ داده‌های بیومتریک مانند اثر انگشت، چهره یا صدای آن‌هاست، تنفس می‌تواند راهی جدید و غیرتهاجمی برای شناسایی باشد. تفاوت‌هایی که میان الگوهای تنفسی مشاهده می‌شود، گاه به‌قدری دقیق هستند که حتی در میان دوقلوهای همسان نیز تشخیص داده می‌شوند. این یافته مسیر پژوهش‌های نوروساینتیفیک را به سمت بررسی‌های تازه‌ای از نقش مغز در هدایت تنفس می‌برد.

آیا مغز، تنفس را می‌نویسد یا می‌خواند؟

یکی از جالب‌ترین نتایج این پژوهش آن است که پژوهشگران تنفس را به‌نوعی «خروجی مغز» (brain readout) تعبیر کرده‌اند. به این معنا که الگوی تنفسی می‌تواند اطلاعاتی از وضعیت عملکردی مغز، به‌ویژه در تعامل با احساسات و شرایط محیطی، ارائه کند. همان‌طور که مغز تصمیم می‌گیرد در مواجهه با خطر، نفس را تندتر یا کندتر کند، این تغییرات در داده‌های تنفسی ثبت می‌شوند و قابلیت تحلیل پیدا می‌کنند. به‌بیان دیگر، مغز نه‌تنها تنفس را هدایت می‌کند، بلکه از طریق آن با بدن ارتباط برقرار می‌کند. اگر بتوانیم زبان تنفس را بخوانیم، شاید بتوانیم ذهن را بهتر درک کنیم. پژوهشگران این پروژه همچنین پی بردند که حتی شاخص توده بدنی (BMI) افراد نیز با ویژگی‌های تنفسی آن‌ها رابطه دارد. این پیوند میان تنفس، مغز و فیزیولوژی، چشم‌اندازی تازه برای درک رابطهٔ ذهن و بدن پیش‌رو می‌گذارد.

اضطراب در خواب، از طریق تنفس قابل شناسایی است

در ادامهٔ پژوهش، شرکت‌کنندگان پرسش‌نامه‌هایی دربارهٔ سلامت روانی خود پر کردند. جالب اینجاست که افرادی که از اضطراب رنج می‌بردند، هنگام خواب الگوی تنفسی متفاوتی داشتند. مثلاً آن‌ها مکث‌های بیشتری میان نفس‌ها داشتند و دم‌های کوتاه‌تری می‌کشیدند. این کشف، راهی تازه برای تشخیص اختلالات روانی از راه آنالیز تنفس باز می‌کند. اگر بتوانیم با دقت بالا اضطراب یا استرس پنهان افراد را از الگوی تنفسی‌شان استنباط کنیم، شاید بتوان شیوه‌های نوینی برای پیشگیری یا درمان طراحی کرد. تمرینات تنفس آگاهانه (conscious breathing) سال‌هاست در روان‌درمانی کاربرد دارد، اما این یافته‌ها نشان می‌دهند که تأثیر آن‌ها بسیار ژرف‌تر از تصور پیشین است. شاید روزی برسد که روان‌درمانگران از دستگاه‌های تحلیل‌گر تنفس برای پایش وضعیت روانی مراجعان بهره ببرند، بدون نیاز به ابزارهای گران یا پیچیده.

تنفس به‌عنوان ابزار تشخیص و درمان بالقوه

پژوهشگران مؤسسه وایزمن معتقدند که این کشف تنها نقطهٔ آغاز است. حالا که مشخص شده تنفس هر فرد مانند امضایی اختصاصی قابل شناسایی است، پرسش مهم این است که آیا می‌توان از آن برای تشخیص بیماری‌ها نیز بهره برد؟ پاسخ اولیه به این سؤال مثبت است. الگوی تنفس تحت‌تأثیر عوامل بسیار متعددی قرار دارد: از چاقی (obesity) و سبک زندگی گرفته تا شرایط روانی و حتی اختلالات نورولوژیک. اگر بتوان الگوهایی را شناسایی کرد که با بیماری‌هایی خاص همبستگی دارند، تنفس می‌تواند به یکی از ساده‌ترین روش‌های پیش‌بینی و پایش بیماری‌ها تبدیل شود. دستگاه پوشیدنی به‌کاررفته در این پژوهش بسیار کوچک و کاربردی است، به‌طوری که می‌توان از آن برای رصد مداوم وضعیت سلامتی افراد در خانه یا بیمارستان بهره گرفت. این روند نه‌تنها برای پزشکی شخصی (personalized medicine) بسیار مهم است، بلکه برای مراقبت از افراد سالمند، بیماران مزمن یا افراد تحت استرس هم کاربردی خواهد بود.

خلاصه

در یک نگاه کلی می‌توان گفت الگوی تنفسی هر فرد آن‌قدر منحصربه‌فرد است که می‌توان از آن برای شناسایی انسان‌ها بهره برد. این کشف زمینه‌ای نو برای بررسی ارتباط تنفس با ذهن، بدن و مغز فراهم می‌کند. همچنین می‌توان از الگوهای تنفسی برای تشخیص زودهنگام برخی بیماری‌ها یا حالات روانی بهره‌برداری کرد. پژوهش‌ها در آینده می‌توانند به ما نشان دهند که آیا می‌توان بیماری‌ها را نه‌تنها از راه تنفس شناسایی، بلکه با تنظیم آن درمان هم کرد.

منبع: Current Biology

❓ سؤالات پرتکرار (FAQ)

الگوی تنفسی یعنی چه و چه فرقی با ریتم تنفس دارد؟
الگوی تنفسی (breathing pattern) ترکیبی از سرعت، عمق، مکث و شدت تنفس است که برای هر فرد منحصربه‌فرد است، در حالی که ریتم تنفس تنها به تعداد دم‌وبازدم در دقیقه اشاره دارد.

آیا می‌توان از روی تنفس افراد را شناسایی کرد؟
بله. پژوهش نشان داده که با بررسی دقیق الگوی تنفس بینی، می‌توان افراد را با دقت بیش از ۹۶ درصد تشخیص داد.

آیا اضطراب یا استرس شبانه در تنفس فرد قابل‌مشاهده است؟
بله. افرادی که اضطراب دارند در خواب تنفس کوتاه‌تر و مکث‌های بیشتری بین نفس‌ها دارند که با ابزار دقیق قابل شناسایی است.

دستگاه ثبت تنفس چه ویژگی‌هایی دارد؟
این دستگاه کوچک، روی گردن نصب می‌شود و جریان هوا را در هر دو سوراخ بینی ثبت می‌کند، بدون آن‌که مزاحم فعالیت‌های روزانه یا خواب باشد.

آیا ممکن است از الگوی تنفسی برای تشخیص بیماری‌ها استفاده شود؟
بله. الگوهای تنفسی ممکن است با شرایطی مانند چاقی، اختلالات روانی یا بیماری‌های نورولوژیک مرتبط باشند و می‌توانند به ابزار تشخیصی تبدیل شوند.

آیا اصلاح الگوی تنفسی می‌تواند به درمان کمک کند؟
پژوهشگران بر این باورند که با آموزش یا اصلاح تنفس، شاید بتوان تأثیراتی بر سلامت روانی و جسمی افراد گذاشت. این حوزه نیاز به پژوهش‌های بیشتر دارد.