الگوی تنفس شما درست مثل اثر انگشتتان منحصربه‌فرد است

ابزاری جدید برای شناسایی افراد.

کد خبر: ۸۱۳۲۵۸

تاریخ: ۳۱ خرداد ۱۴۰۴ - ۱۱:۳۱

به گزارش ایران اکونومیست، مطالعه‌ای جدید نشان داده است که انسان‌ها الگوهای تنفسی منحصربه‌فردی دارند که می‌توان از آن‌ها برای شناسایی و تمایز افراد استفاده کرد. پژوهشگران در مطالعه‌ای جدید توانستند با استفاده از یک الگوریتم، افراد را با دقتی نزدیک به ۹۷ درصد بر اساس این «اثر انگشت‌های تنفسی» شناسایی کنند.

نویسندگان مطالعه همچنین معتقدند که این الگوهای تنفس می‌توانند سرنخ‌هایی از وضعیت روانی و جسمی هر فرد نیز ارائه دهند.

اگرچه تنفس فرآیندی ساده به‌نظر می‌رسد، در واقع اتفاقی پیچیده است که توسط چندین ناحیه از مغز کنترل می‌شود و همین موضوع به مطرح‌شدن فرضیه‌ی پژوهشگران منجر شد.

تیما سوروکا نویسنده اول پژوهش و دانشجوی دکترا در ایمیلی به لایوساینس گفت: «از آن‌جا که هر یک از ما مغزی منحصربه‌فرد داریم، فرض کردیم که این یکتایی در نفس کشیدن ما نیز بازتاب می‌یابد»

سوروکا و همکارانش برای آزمایش فرضیه، به ۹۷ داوطلب دستگاهی پوشیدنی متصل کردند که از طریق لوله‌هایی که زیر هر سوراخ بینی قرار می‌گیرند، دم و بازدم را اندازه‌گیری می‌کرد. این دستگاه، الگوی تنفس هر شرکت‌کننده را به‌مدت ۲۴ ساعت در حین انجام فعالیت‌های روزمره‌شان، از جمله خواب، ثبت می‌کرد.

تصویری از دستگاهی که برای اندازه‌گیری الگوهای تنفس استفاده شده است.

Current Biology

سپس پژوهشگران از یک نرم‌افزار برای شناسایی ده‌ها ویژگی متمایز در گزارش‌های تنفسی استفاده کردند. نوآم سوبل، استاد نوروبیولوژی در مؤسسه علوم وایزمن و از نویسندگان پژوهش، توضیح داد: «این ویژگی‌ها می‌توانند نکات زمانیِ به‌ظاهر نامشخصی مثل مدت مکث پیش از دم یا مدت مکث پس از دم را نشان دهند.

چرا تقریباً تمام موجودات زنده اکسیژن تنفس می‌کنند؟
18 01 04

مطالعه '4

پژوهشگران هر نمونه‌ی ۲۴ ساعته را به بخش‌های ۵ دقیقه‌ای تقسیم کردند و بررسی کردند که این ویژگی‌ها چگونه در هر چرخه‌ی ضبط برای هر شرکت‌کننده تغییر می‌کرد. سپس با استفاده از یادگیری ماشین، نقشه‌هایی از این ویژگی‌ها تهیه کردند و دریافتند که الگوی این تغییرات در هر فرد منحصربه‌فرد است.

سپس پژوهشگرها آزمایش دیگری روی ۴۲ نفر از شرکت‌کنندگان انجام دادند؛ هر نفر در یک زمان تصادفی طی یک بازه‌ی دو ساله، یک روز اضافه برای آزمایش اختصاص داد. براساس یافته‌ها، الگوی تغییرپذیری تنفس هر فرد در هر دو روز آزمایش به طرز چشمگیری مشابه است، درحالی‌که از سایر افراد کاملاً متمایز باقی می‌ماند. به‌عبارتی، هر فرد امضای تنفسی منحصربه‌فردی داشت؛ چیزی شبیه به اثر انگشت. این امضاها آن‌قدر متمایز بودند که پژوهشگران توانستند الگوریتم یادگیری ماشینی را آموزش دهند تا صرفاً با استفاده از الگوی تنفس، افراد را با دقت ۹۶٫۸ درصد شناسایی کند.

سوبل انتظار نداشت نتایج تا این حد از نظر آماری قوی باشند. او می‌گوید: «همین باعث شد که بارها و بارها یافته‌ها را مرور کنیم؛ زیرا از نظر قدرت آماری، بیش از اندازه خوب و شگفت‌انگیز بودند.

پژوهشگران همچنین از شرکت‌کنندگان خواستند پرسشنامه‌ای درباره وضعیت سلامت جسمی و روانی خود پر کنند. هنگامی‌که نتایج این پرسشنامه‌ها با تحلیل‌های تنفسی ترکیب شد، همبستگی‌هایی میان الگوی تنفسی افراد و ویژگی‌هایی مانند اضطراب گزارش‌شده‌ی خودشان یا شاخص توده‌ی بدنی (BMI) مشاهده شد.

میزان مکث در دم و بازدم می‌تواند شاخصی برای تشخیص الگوی تنفسی باشد

برای مثال، افرادی که احساس اضطراب بیشتری گزارش کرده بودند، نوسانات بیشتری در فاصله‌های مکث بین نفس‌هایشان داشتند. سوروکا بیان می‌کند که این موضوع می‌تواند نشان‌دهنده‌ی این باشد که الگوهای تنفسی پتانسیل پیش‌بینی برخی جنبه‌های سلامت روانی و جسمی را دارند.

رِناتو زِنوبی، استاد شیمی تجزیه در دانشگاه ETH زوریخ که درباره‌ی استفاده از ترکیب‌های شیمیایی (به‌ویژه متابولیت‌ها) در بازدم انسان به‌عنوان نشانگر بیماری تحقیق کرده، گفت نتایج مطالعه ممکن است به تقویت روش‌های تشخیص با تنفس به‌عنوان روشی ساده‌تر کمک کند.

بااین‌حال زنوبی هشدار می‌دهد برای آنکه هر آزمایشی برای تشخیص بیماری مفید باشد، باید از طریق مطالعات کنترل‌شده تأیید شود که اندازه‌گیری‌ها، شاخصی روشن و پایدار از یک بیماری خاص هستند. تحقیقات بیشتری برای اعتبارسنجی الگوی تنفس به‌عنوان ابزار تشخیص مطمئن لازم است. او همچنین به چالش‌های اجرایی واردکردن چنین دستگاه‌هایی به روند درمان بالینی اشاره کرد.

زنوبی مطالعه را «نوآورانه» توصیف کرد، اما در مورد کاربردی بودن دستگاه پیگیری تنفس تردید داشت؛ زیرا نیاز به ساعت‌ها پوشیدن دارد تا داده‌های دقیق ثبت شود. این موضوع ممکن است استفاده از آن را سخت کند و همچنین دقت نتایج را کاهش دهد؛ چراکه شرکت‌کنندگان باید دستگاه را به خانه می‌بردند.

پژوهشگران به دنبال تسهیل کار با دستگاه هستند. به‌گفته‌ی سوبل، آن‌ها در ادامه‌ی مسیر، به برخی پرسش‌های بزرگ‌تر نیز فکر می‌کنند: از جمله اینکه آیا الگوی تنفس بازتابی از وضعیت مغزی فرد است یا خود می‌تواند عامل تعیین‌کننده‌ی آن باشد.