Une étude révèle une "empreinte respiratoire" unique chez chaque individu

En plus de permettre de nous identifier comme les empreintes digitales, elle pourrait aussi fournir des informations sur notre santé physique et mentale.

Une étude suggère qu’il serait possible d’identifier un individu à l’aide de sa respiration nasale, avec une précision de 96,8%. Chaque personne posséderait une " empreinte respiratoire " propre, comparable aux empreintes digitales. Celle-ci offrirait également des indications sur la santé physique et mentale, ouvrant potentiellement la voie à de nouvelles stratégies de diagnostic et de traitement.

Si la respiration peut sembler a priori être un processus élémentaire qui échappe à notre attention, elle est en réalité régie par un réseau cérébral d’une remarquable complexité. Ce système supervise en permanence à la fois les schémas respiratoires autonomes, garants de l’homéostasie physiologique, et les modulations volontaires en réponse aux exigences comportementales.

Des hypothèses ont été avancées selon lesquelles ce réseau, à la fois structurel et fonctionnel, pourrait permettre une caractérisation fine des dynamiques respiratoires. Chaque cerveau étant unique, il est plausible que les schémas respiratoires à long terme le soient également. Autrement dit, chaque être humain pourrait posséder une signature respiratoire propre, susceptible de renseigner sur l’état cérébral.

Cette hypothèse, cependant, n’avait jusqu’ici pas été explorée de manière empirique. Les examens respiratoires actuels, le plus souvent limités à des séquences de quelques minutes — entre une et vingt —, offrent un aperçu trop fragmentaire pour révéler les schémas les plus subtils.

 

 

Des chercheurs de l’Institut Weizmann des sciences, en Israël, ont poussé l’investigation plus loin en développant une méthode capable de mesurer la respiration nasale sur de longues périodes. " On pourrait croire que la respiration a été mesurée et analysée sous toutes ses formes ", remarque Noam Sobel, co-auteur principal de l’étude, dans un communiqué. " Pourtant, nous avons découvert une toute nouvelle façon d’appréhender ce processus. Nous le considérons comme une lecture du cerveau", ajoute-t-il.

DES INDIVIDUS IDENTIFIES AVEC UNE PRECISION DE 96,8%

Pour mettre leur hypothèse à l’épreuve, Sobel et ses collègues ont mis au point un dispositif portable, léger, capable de mesurer en continu et avec précision le flux d’air nasal, au moyen de tubes souples placés sous les narines et reliés à un détecteur placé sous la nuque. Les mesures ont été réalisées durant vingt-quatre heures sur cent jeunes adultes en bonne santé. Les analyses se sont appuyées sur un protocole appelé Breath Metrics, qui intègre 24 paramètres distincts de la respiration nasale. Les participants ont également rempli des questionnaires relatifs à leurs activités quotidiennes et à leur santé mentale.

Les chercheurs ont ainsi pu identifier chaque sujet uniquement à partir de ses données respiratoires. Après une heure d’enregistrement, le taux de précision atteignait déjà 43%. Ce chiffre s’élevait à 96,8% au bout de vingt-quatre heures. Ce niveau de fiabilité est resté stable lors de tests répétés sur une période de deux ans, atteignant un degré de précision comparable à celui de certaines technologies de reconnaissance vocale.

 

"Je pensais qu’il serait très difficile d’identifier quelqu’un, car chacun a des activités différentes, comme courir, étudier ou se reposer", confie Timna Soroka, autrice principale de l’étude, publiée dans la revue Current Biology. " Mais il s’avère que leurs rythmes respiratoires étaient remarquablement distincts ", poursuit-elle.

empreinte respiration resume

UN INDICATEUR DE SANTE PHYSIQUE ET MENTALE

En examinant les rythmes respiratoires, les chercheurs ont constaté que l’empreinte propre à chaque individu offrait des indications sur son état physique et mental. Elle se révélait notamment corrélée à l’indice de masse corporelle, au cycle veille-sommeil, aux niveaux d’anxiété et de dépression, ainsi qu’à certaines caractéristiques comportementales.

Par exemple, les personnes ayant obtenu des scores élevés aux questionnaires sur l’anxiété présentaient des inspirations plus courtes que la moyenne, ainsi que des fluctuations plus marquées dans les pauses entre deux respirations durant le sommeil. Aucun des participants ne remplissait toutefois les critères standards de diagnostic clinique de troubles mentaux ou comportementaux; les données suggèrent néanmoins qu’un suivi à long terme de la respiration pourrait offrir un outil d’évaluation plus fin.

"Nous supposons intuitivement que le degré de dépression ou d’anxiété influence notre respiration", explique Sobel. "Mais peut-être est-ce l’inverse. Peut-être que votre respiration vous rend anxieux ou déprimé. Si c’est le cas, il serait envisageable de la modifier pour atténuer ces états", avance-t-il.

Le dispositif, bien que léger, présente encore certaines limites. Les tubes placés sous les narines, souvent associés à une assistance respiratoire hospitalière, pourraient freiner l’adhésion du grand public. Par ailleurs, l’appareil ne prend pas en compte la respiration buccale et peut se déplacer durant le sommeil.

L’équipe travaille désormais à concevoir une version plus discrète et confortable pour un usage quotidien. Elle s’intéresse également à l’identification de schémas respiratoires considérés comme sains, dans l’optique de les adapter à des personnes souffrant de troubles mentaux ou émotionnels. " Nous souhaitons absolument aller au-delà du diagnostic et proposer des traitements, et nous sommes prudemment optimistes ", conclut Sobel.

Source: Current Biology

Comment atteindre la "zone", mystérieux état de transe cérébrale qui intrigue les neurosciences?

Une étude révèle que l’état de "zone", ou "flow", apparaît quand le cerveau lâche le contrôle pour laisser agir l’automatisme. Dans un monde plein de distractions, il devient plus rare de l'expérimenter.

Complétement plongés dans une activité ou concentrés sur une tâche, nous pouvons parfois atteindre une sorte d’état second. Cet état mental de pure absorption du cerveau, intéresse de plus en plus les neurosciences, rapporte Popular Mechanics. Les scientifiques l'appellent la "zone" ou le "flow". Pour comprendre comment fonctionne ce mécanisme, une étude publiée en 2024 s’est intéressée à l’activité cérébrale des musiciens.

LE CERVEAU EN "PILOTE AUTOMATIQUE"

Dans cette étude publiée dans Neuropsychologia, les chercheurs ont demandé à 32 guitaristes de jazz plus ou moins expérimentés d’improviser six morceaux. Pendant ce temps, leur activité cérébrale était mesurée par électroencéphalogramme. Après chaque session, les musiciens ont évalué à quel point ils s’étaient sentis dans la "zone".

Pour les chercheurs, l’objectif était de savoir si le flow est lié à une concentration extrême, ou à une grande maîtrise accompagnée d'un lâcher-prise? Et au vu des résultats, il semble que la deuxième option soit la plus probable. Ceux qui maîtrisaient le mieux leur instrument étaient aussi les plus enclins à entrer dans le flow. Ces derniers présentaient une activité accrue dans les zones sensorielles et auditives du cerveau. Ils montraient cependant une activité réduite dans les lobes frontaux, ceux qui contrôlent la pensée consciente.

Cela suggère que la transe créative semble apparaître lorsque le cerveau met en pause son contrôle conscient et laisse agir les réflexes acquis par l’expérience. D’après John Kounios, directeur de l’étude, cela s’explique par un phénomène appelé hypofrontalité transitoire: l’activité des lobes frontaux baisse pour laisser d’autres régions du cerveau prendre le relais. Ainsi, sans avoir besoin d’y réfléchir, ou de produire un effort conscient, les musiciens savaient quoi faire. En quelque sorte, leur cerveau s’était mis en pilote automatique.

LES HUMAINS ONT-ILS PERDU LE FLOW?

Mais alors comment entrer soi-même dans cet état? Comment accéder au flow? D’après le psychothérapeute Michael Ceely, il faut avoir une certaine maîtrise de l’activité en question, que ce soit pour la musique ou pour la couture, par exemple. Mais il faut cependant choisir une activité "juste au-dessus de ses capacités", afin de rester pleinement engagé dans la tâche et éviter que son esprit ne divague trop. Ainsi, tout semble facile, si bien qu’il est possible d’atteindre une expérience proche de l’extase.

Toutefois, les chercheurs se demandent pourquoi la perception de cet état est si mystique. Pour Michael Ceely, cet état paraît presque magique, justement parce qu’il est devenu rare dans nos sociétés modernes. Avec toutes les distractions que nous avons à disposition nous avons peut-être perdu l’habitude d’être pleinement concentrés sur une tâche. Le psychothérapeute suggère même que la sensation de flow était plus présente à l’époque où les humains avaient besoin de leur pleine conscience pour survivre.

Mais il n’est pas trop tard. D’après le chercheur Kevin J.P. Woods, nous pouvons chacun retrouver le flow. Il conseille pour cela de se trouver un défi, pour se pousser à rester concentré, et de choisir un environnement agréable pour s’y atteler. Il ne faut pas non plus hésiter à s’accompagner de musique, qui peut favoriser la concentration, soutient Michael Ceely.

Autrement, un changement de décor, comme un séjour en pleine nature peut parfois suffire.

Comment les neurosciences expliquent-elles la conscience?

La conscience est une notion des plus compliquées et des plus complexes. Compliquées, car difficile à comprendre et complexes, car elle comporte en soi plusieurs éléments imbriqués, la rendant difficile à saisir. Faisons un tour d’horizon succinct de trois théories "rivales" aujourd’hui défendues par des scientifiques.

Selon la définition du Larousse, la conscience est la "connaissance, intuitive ou réflexive immédiate, que chacun a de son existence et de celle du monde extérieur". Il est important de distinguer plusieurs types de conscience.

La conscience spontanée ou immédiate est liée à l’expérience et tournée vers le monde extérieur. Elle renvoie à la présence de l’individu à lui-même au moment où il pense, sent ou agit.

La conscience réfléchie est la capacité de faire un retour sur ses propres pensées ou actions et de les analyser.

Enfin, le mot "conscience" peut aussi désigner notre capacité de jugement moral qui met en jeu le bien et le mal, sens qui ne renvoie pas à ce qui nous intéresse ici.

EST-ON SUR LE POINT DE DECOUVRIR LA SIGNATURE DE LA CONSCIENCE?

Les progrès des neurosciences, de l’informatique et de l’ingénierie depuis les années 1950 laissent entrevoir la possibilité de décrypter l’esprit voire, selon certains, la possibilité d’un jour le "télécharger" sur un support numérique. Pourtant, la conscience échappe encore aux scientifiques. Il est vrai que la mise en lumière de mécanismes cérébraux de plus en plus précis et spécifiques entrouvre un autre rapport au cerveau et rouvre la question: va-t-on découvrir la signature neuronale de la conscience?

Face à cette quête pour identifier les mécanismes cérébraux qui sous-tendent ce phénomène complexe, la science a besoin de théories.

Au sein de ce débat qui fut d’abord philosophique, les théories scientifiques de la conscience se placent dans une approche matérialiste. Cela signifie qu’elles font l’hypothèse que la conscience est un phénomène qui émerge de la matière dont nous sommes composés, en opposition avec les dualistes, pour qui le corps et l’esprit sont deux réalités de natures différentes. Les scientifiques vont alors se baser sur l’analyse de l’activité cérébrale.