Cell子刊：人类存在“呼吸指纹”

撰文丨王聪

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

呼吸似乎是个简单的过程；我们毫不费力地协调着它，也很少去关注它。然而，呼吸实际上是由一个极其复杂且广泛的大脑网络控制的，该网络充当呼吸节律器，根据生理稳态需求调节自主呼吸模式，同时允许在行为需求时由意志接管呼吸。

每个人的大脑是独一无二的，那么，每个人依赖大脑的呼吸模式，也可能是独一无二的，这些呼吸模式或许还能反过来反映大脑活动。

2025 年 6 月 12 日，Cell 子刊Current Biology上发表了一年题为：Humans have nasal respiratory fingerprints 的研究论文。

该研究表明，人类拥有“呼吸指纹”，即独特的鼻腔呼吸模式，而且可用于预测身体指标以及情绪和认知状态。

控制呼吸的大脑网络的关键组成部分位于脑干的延髓 pre-Bötzinger 复合体中，尽管该复合体有节律的爆发活动能够独立于外部输入驱动吸气，但其活动会不断受到来自整个呼吸系统化学感受器和机械感受器的信息调节。这种调节依赖于一个庞大的大脑网络，其中包括额外的延髓机制、脑桥机制以及多个皮质和皮质下结构，它们都参与了呼吸的自主和非自主控制。

这种广泛的呼吸-大脑结构和功能网络表明，如果我们能够非常精确地长时间表征呼吸，就能够推断出其整体活动的有意义的信息。此外，由于大脑具有独特性，其内部产生的长期呼吸模式的精确特征描述也可能各不相同。

鉴于此，为了检验人类具有独特的呼吸特征这一假设，以及这些特征或许能反映大脑活动这一观点，研究团队开发了一款小巧的可穿戴呼吸记录仪，并对健康参与者进行了连续 24 小时的精确测量和记录两个鼻孔的鼻腔呼吸气流。

研究团队发现，仅通过鼻腔气流模式，就能以高达 96.8% 的准确率识别出一个 97 人队列中的成员。换句话说——人类有各自独特的鼻腔气流特征。此外，在重复测试实验中，研究团队发现这些个体的鼻腔气流指纹在长时间内保持稳定，通过鼻腔气流指纹进行个体识别的效果与语音识别相当，甚至更优。

最后，研究团队发现这些指纹的高度敏感性为生理状态（例如唤醒水平和体重指数）以及认知特征（例如焦虑水平、抑郁水平和行为倾向）提供了重要的指示。

该研究的核心发现：

• 人类个体的鼻腔呼吸模式各不相同；

• 人类鼻腔呼吸的特征反映大脑对呼吸的驱动作用；

• 人类鼻腔呼吸特征可预测诸如体重指数（BMI）等生理指标；

• 人类鼻腔呼吸特征可预测情绪和认知状态。

研究团队得出结论：长期鼻腔气流模式反映了呼吸的大脑驱动因素，具有个体独特性，并对健康、情绪和认知有着重大影响。

论文链接：

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