La respiración como documento de identidad

Cada persona respira de forma tan única como firma. Un nuevo estudio publicado en la revista Current Biology muestra que nuestro ritmo respiratorio nasal es una huella biométrica casi imposible de falsificar. Los científicos han descubierto que, siguiendo la forma en que una persona inspira y espira a lo largo de un día, se la puede identificar con una precisión comparable a la del análisis de voz. Además, las características de la respiración permiten predecir el nivel de ansiedad, depresión e incluso el peso corporal.

A primera vista, parece que respirar es un proceso automático del que solo nos acordamos en la cinta de correr o al subir escaleras. Pero el organismo controla la respiración mediante una compleja red neuronal situada en el tronco encefálico. Este «marcapasos biológico» reúne información de todo el cuerpo para regular con precisión la profundidad y la frecuencia de las inspiraciones y espiraciones.

El «cableado» cerebral también es distinto en cada persona, así que los científicos del Instituto Weizmann de Israel decidieron comprobar si esa singularidad se refleja en la respiración. Los responsables del estudio, Timna Soroka y Noam Sobel, eligieron la nariz como principal objeto de observación: la cavidad nasal está conectada directamente con el cerebro y cuenta con abundantes receptores sensoriales. Además, el cerebro regula conscientemente el funcionamiento de las fosas nasales y cambia periódicamente por cuál de ellas pasa más aire.

Para registrar los patrones respiratorios en tiempo real, el equipo creó un sensor portátil especial: un pequeño dispositivo que se lleva en el cuello y está conectado a una cánula nasal, un tubo fino con dos pequeñas «patillas» para las fosas nasales. A diferencia de las revisiones médicas habituales, en las que la respiración se registra durante apenas unos minutos, el aparato funcionó sin interrupción durante 24 horas y midió el flujo de aire seis veces por segundo, por separado en cada fosa nasal.

En el estudio participaron alrededor de cien personas, en su mayoría adultos jóvenes. Llevaron el dispositivo durante un día mientras hacían sus cosas y anotaban su actividad en una aplicación. Más de cuarenta personas participaron dos veces, con un intervalo de entre unos días y casi dos años.

Al cargar los datos sin procesar en un modelo computacional, quedó claro que el sistema reconocía a las personas por su respiración con una precisión asombrosa: el 96,8 %. Y ese «documento respiratorio» se conserva durante años: si el algoritmo ha estudiado una vez el patrón de una persona, la reconoce sin dificultad casi dos años después.

Para asegurarse de que el sistema registraba la respiración y no los movimientos del cuerpo, incorporaron también un sensor de movimiento al dispositivo. El análisis del movimiento solo permitía una identificación débil, muy inferior a la del flujo nasal.

Los científicos comprobaron decenas de parámetros: el volumen de aire inspirado, la duración de las pausas y las diferencias entre las fosas nasales. Ningún indicador por sí solo permitía identificar con precisión a una persona, pero la combinación de entre 20 y 100 características generaba un perfil único.

Los datos también permitieron seguir el estado fisiológico. Por ejemplo, bastan cinco minutos de respiración para determinar si una persona duerme o está despierta. Mientras duerme, el volumen total de aire disminuye y el «cambio» entre las fosas nasales se hace más visible.

También encontraron una relación matemática entre la respiración y el índice de masa corporal. Esto lleva a pensar que los procesos neuronales que controlan la respiración están relacionados con la fisiología general de la persona.

Los participantes también respondieron a cuestionarios psicológicos. Y resultó que la respiración revelaba los niveles de ansiedad y depresión e incluso rasgos de comportamiento asociados al autismo. Por ejemplo, las personas con puntuaciones más altas de ansiedad inspiraban un poco menos durante el sueño. Quienes obtenían puntuaciones más elevadas en las escalas de depresión se diferenciaban por la velocidad de las inspiraciones máximas.

Por supuesto, el método tiene limitaciones. La cánula a veces se desplazaba durante el sueño y alteraba los datos. Los sensores de presión miden muy bien el momento de la inspiración, pero no tanto el volumen de aire. Y el aspecto del dispositivo difícilmente lo convertirá en un accesorio de moda.

Pero los investigadores están convencidos de que los perfiles respiratorios pueden convertirse en una nueva herramienta para la medicina. Un ritmo respiratorio único, registrado durante un periodo prolongado, podría servir como método no invasivo para vigilar la actividad cerebral y el estado neurológico general.

El trabajo fue realizado por Timna Soroka, Aaron Ravia, Kobi Snitz, Daniel Honigstein, Aaron Weissbrod, Lior Gorodisky, Tali Weiss, Ofer Perl y Noam Sobel.