「拿起手機，將臉對準鏡頭，成功解鎖！」隨著科技進步，無論是在生活中或影視作品裡，生物辨識技術的應用已隨處可見。大家常常聽到的辨識方式，就包括指紋、虹膜、聲紋、臉部辨識等等。
而在最近一篇研究中證實，每個人的呼吸，也可能成為辨識身分的一種方式！研究發現，人類透過鼻子呼吸的模式就像指紋般，具有極高的個人識別性，我們的一吸、一吐，其實都獨一無二。
憑呼吸就能認出一個人
6月12日，一項由以色列魏茲曼科學研究所（Weizmann Institute of Science）主導的研究，於《當代生物學》（Current Biology）刊出。研究團隊透過特製儀器，紀錄受試者鼻腔24小時的氣流變化，分析每個個體的呼吸模式。
研究結果發現，每個人的呼吸都大不相同，科學家光憑著呼吸模式，就能辨識不同的個體，而且準確率高達96.8％。團隊並將此稱為「呼吸指紋」（respiratory fingerprints）。此外，科學家還能透過呼吸模式，預測個體的身體質量指數（BMI）、認知與情緒狀態等。
主要研究者之一索貝爾（Noam Sobel）提到，人們人們在進行不同動作時，例如說話、游泳，都必須調整適當的呼吸節奏，「呼吸幾乎得與所有事協調一致。」因此控制人們呼吸的中樞系統雖位於腦幹，呼吸仍需由大腦的許多區域共同運作，包括負責語言、情緒與運動的部位。
由於每個人的大腦都不相同，研究人員過往就曾推斷，由大腦調整的呼吸模式，應該也具有個體的獨特性。另一名主要研究者索羅卡（Timna Soroka）在訪談中提到，「在呼吸科學界，用個體的呼吸模式作為獨特特徵的想法已經討論了數十年了。當你測量不同人的呼吸時，很容易就能看到每個人與眾不同的地方。」
不過，由於過去科學家未能找到適當的測量方式，傳統的呼吸測量通常只能持續約20分鐘，因此一直無法驗證這項假設。索羅卡說明，「如今我們發展出一種微型穿戴裝置，可以長時間記錄呼吸，讓我們能對100名參與者進行24小時測量，這也讓我們能用更有說服力的方式呈現這個概念。」
分析受試者24小時的呼吸
在此次的研究中，團隊開發出一種輕便的穿戴裝置，在受試者的鼻孔下放置呼吸管，一路連接到後頸，能夠精準監測、記錄左右鼻孔的氣流數據。接著，團隊找來100名沒有動過鼻腔手術、沒有睡眠障礙病史的受試者，要求他們配戴裝置24小時，並透過手機APP記錄基本的日常活動和填寫問卷。最終，團隊成功蒐集、分析97名受試者的資料。
為了區分、描繪呼吸模式，研究人員從眾人的呼吸數據中找出24個不同特徵，包括吸氣與吐氣的時間、空氣量、呼吸間的停頓時間等。經過分析計算，光憑著一個小時的數據，研究人員就能以43％的準確率辨識個體；如果以24小時的數據判斷，準確率則能高達將近97％。
「我原本以為要辨識個體會很困難，因為每個人當時都在做不同的事情，比如跑步、讀書或休息，」索羅卡表示，「但結果顯示，他們的呼吸模式非常獨特。」
研究人員也希望了解，每個人的呼吸指紋是否會隨著時間改變。因此，他們讓其中42名受試者，在5天至23個月的間隔後，分別回來接受第二次測量。結果顯示，即使過了將近兩年，每個人的呼吸指紋仍穩定，且維持極高的個體辨識性，準確率與某些語音辨識技術不相上下。「能以這麼高的準確率預測一項生命現象非常罕見。」索貝爾指出。
還可以判斷生理、心理狀態
除了識別個體，研究團隊還發現，呼吸指紋也透露了一個人的生理、心理狀態。研究結果顯示，透過呼吸模式可以判斷一個人的BMI、清醒或睡眠狀態，以及是否處於焦慮與憂鬱中。舉例來說，根據問卷調查結果，如果受試者的焦慮程度較高，他們在睡眠期間的吸氣較短、呼吸之間的停頓變化則較大。
研究指出，相對於口腔呼吸，鼻腔中的呼吸已被證實為大腦輸入、輸出氣流的重要指標。鼻腔呼吸能驅動大腦的多項活動，並影響多種功能，包括記憶鞏固與提取、臉部恐懼辨識、瞳孔大小、空間視覺處理等，
「長時間的鼻腔氣流可作為一項高度具資訊性的衡量指標，對健康、情緒與認知皆具重要價值。」
鼻子與大腦的密切關聯
過去許多研究都已指出，呼吸不僅是維持生命的關鍵，更決定了人們的感官與認知能力。根據《國家地理》採訪，德國明斯特大學的神經科學家克魯格（Daniel Kluger）提到，「吸氣」會讓人們的感官更敏銳，當人們吸氣時，更容易感知視覺、聽覺與觸覺的訊號，「在吸氣的那一刻，你的身體處於一種讓你更能接收感官刺激的狀態。」因此，當人們進行與嗅覺無關的任務，吸氣時的表現往往會優於吐氣時。
明尼蘇達大學的神經科學家赫克（Detlef Heck）則指出，吸氣時會觸發大腦記憶中樞的特定波動，有助於鞏固記憶。他解釋，當我們吸氣時，鼻腔中的壓力改變，會刺激神經元將訊號傳遞至大腦。
此外，當人們從吐氣轉為吸氣的瞬間，可能會在大腦中產生類似「重置」的效果。因此，調整、改變呼吸模式，可以幫助調節壓力與提升認知表現，目前也已被應用於減輕壓力、調整情緒。
▲透過特定的呼吸方法，有助於舒緩身心。
下一個目標：改變呼吸是否能改善焦慮？
接下來，科學家將持續研究大腦如何控制呼吸，以及呼吸如何反過來影響大腦。
團隊期待，透過持續研究、洞察鼻腔呼吸與心理疾病的關聯，未來能應用於相關疾病的診斷、治療。「我們直覺上會認為，憂鬱或焦慮的程度會改變一個人的呼吸方式。」索貝爾提到，「這就像雞生蛋、蛋生雞的問題：你是因為憂鬱才這樣呼吸，還是因為這樣呼吸才變得憂鬱？」
「如果是後者，那就非常令人興奮！這意味著我們有可能介入——也就是說，我能不能透過教你一種呼吸方式，讓你變得比較不憂鬱或不焦慮？」