Les humains ont des modèles respiratoires uniques qui peuvent être utilisés pour identifier et distinguer les individus, a révélé une nouvelle étude.
Dans l’œuvre, publiée jeudi 12 juin dans la revue Biologie actuelleLes chercheurs pourraient utiliser un algorithme pour identifier les individus en fonction de ces «empreintes digitales respiratoires» distinctes près de 97% du temps. Les auteurs de l’étude pensent également que les profils respiratoires pourraient révéler des indices potentiels sur la santé mentale et physique de chaque individu.
Bien qu’il semble simple, la respiration est un processus complexe régi par plusieurs régions du cerveau. Cela a conduit à l’hypothèse des chercheurs: « Étant donné que nous avons tous des cerveaux uniques, nous émettons l’hypothèse que cette unicité se reflétera également dans notre respiration », auteur de la première étude Timna Sorokaun doctorant au Weizmann Institute of Science en Israël, a déclaré à Live Science dans un e-mail.
Pour tester leur hypothèse, Soroka et ses collègues ont recruté 97 volontaires et a équipé chaque personne d’un dispositif portable qui mesure l’inhalation et l’expiration à travers des tubes positionnés sous chaque narine. L’appareil a enregistré la respiration de chaque participant pendant 24 heures pendant qu’il faisait ses activités régulières, y compris le sommeil.
Les chercheurs ont ensuite utilisé un logiciel pour identifier des dizaines de fonctionnalités distinctes à travers les journaux respiratoires. « Ceux-ci peuvent être des caractéristiques temporelles très apparemment obscures, comme la durée de la pause avant votre inhale, ou la durée de la pause après votre inspiration », a déclaré le co-auteur de l’étude Noam Sobelprofesseur de neurobiologie au Weizmann Institute of Science.
En partageant chaque échantillon de 24 heures en segments de cinq minutes, les chercheurs ont suivi la façon dont ces caractéristiques variaient à chaque cycle d’enregistrement pour chaque participant. Ensuite, ils ont utilisé l’apprentissage automatique pour analyser les «cartes» des traits résultants, révélant que le modèle de variabilité était unique pour chaque personne.
Ils ont ensuite mené une expérience supplémentaire sur 42 des participants, qui ont chacun subi un jour supplémentaire de tests à un point aléatoire dans un délai de deux ans – et cela suggérait que le modèle de variabilité pour chaque individu était étonnamment similaire pendant les deux jours de test, tout en restant distinct de quiconque. En d’autres termes, chaque individu avait une «signature» respiratoire unique, semblable à une empreinte digitale.
Les signatures étaient suffisamment distinctes pour que les chercheurs forment un algorithme d’apprentissage automatique afin d’identifier les participants individuels avec une précision de 96,8%, en fonction de leurs seuls modèles respiratoires.
L’équipe ne s’attendait pas à ce que les résultats soient si statistiquement robustes, a déclaré Sobel. « Cela nous a fait passer par (les résultats) de nombreuses fois, car c’était presque trop beau pour être vrai, en termes de pouvoir. C’était donc surprenant. »
Les chercheurs ont également demandé aux participants de remplir un questionnaire sur leur santé physique et mentale. Lorsqu’ils ont combiné les résultats de ces questionnaires avec l’analyse respiratoire, ils ont trouvé des corrélations entre les profils respiratoires des gens et diverses caractéristiques, comme les sentiments d’anglais autodéclarés d’une personne ou leur indice de masse corporelle.
Par exemple, les individus qui ont signalé des sentiments d’anxiété plus élevés avaient une plus grande variabilité des pauses entre leurs respirations que les personnes qui ont déclaré des niveaux inférieurs, a déclaré Soroka. Cela soulève la possibilité que les schémas respiratoires puissent potentiellement être utilisés pour prédire certains aspects de la santé mentale et physique, a indiqué le document.
Renato Zenobiprofesseur de chimie analytique à ETH Zurich, a étudié l’utilisation de produits chimiques – à savoir les métabolites – Dans la respiration humaine comme indicateurs de maladie. Zenobi, qui n’était pas impliquée dans la nouvelle étude, a déclaré que ses résultats pourraient aider à renforcer les tests d’haleine comme une approche diagnostique plus pratique.
« Certaines maladies que vous diagnostiez avec des questionnaires », a déclaré Zenobi. « Mais si l’on avait quelque chose de métabolique à mesurer, plus le modèle de respiration, il pourrait être plus fort, plus robuste. »
Cependant, pour que tout test soit utile pour le diagnostic, les mesures qu’il prend doit être confirmée par le biais d’études contrôlées comme un indicateur clair et cohérent d’une maladie donnée. Des recherches supplémentaires seraient nécessaires pour valider les modèles de respiration en tant qu’outil de diagnostic fiable. Zenobi a remis en question la logistique de la façon dont la surveillance de l’haleine serait intégrée à la pratique clinique.
Il a trouvé l’étude «innovante», mais a également remis en question le praticité du dispositif de suivi de l’haleine, étant donné qu’il nécessite des heures d’usure pour obtenir des résultats clairs. Cela pourrait le rendre lourd à utiliser et à diminuer la fiabilité des résultats, car il obligeait les participants à ramener l’appareil à la maison, a-t-il déclaré.
Les chercheurs disent qu’ils travaillent maintenant pour rendre leur appareil plus confortable à porter. Alors qu’ils font le travail, Sobel a déclaré qu’ils envisageaient également de grandes questions primordiales, notamment si les modèles de respiration reflètent ou sont un moteur de l’état cérébral d’une personne.
