Intégrer la respiration dans vos recherches

Découvrez comment votre corps trahit ce qui se passe dans votre esprit. Même sans que vous vous en rendiez compte, votre respiration évolue en fonction de votre concentration, de votre stress et de vos émotions. La fréquence et les schémas respiratoires fournissent un aperçu de la charge cognitive et de l’état d’éveil, aidant ainsi les chercheurs à comprendre le comportement grâce à des signaux simples et mesurables issus de la vie quotidienne.

Vous avez peut-être l’impression de ne pas faire grand-chose en ce moment même, alors que vous lisez cette phrase, mais vos yeux suivent les mots, votre peau génère un courant électrique, votre cœur bat, et on peut supposer sans risque que vous respirez aussi. Espérons-le.

Ce processus se déroule de manière si instinctive que nous n’y pensons pas consciemment. Pourtant, chacun d’entre eux peut nous aider à mieux comprendre notre comportement. Notre respiration – qui permet de mesurer la fréquence respiratoire – est un biosignal souvent négligé qui peut nous aider à mieux cerner l’excitation émotionnelle et physiologique.

Nous allons voir ci-dessous les mécanismes qui sous-tendent la respiration, comment la mesurer et ce qu’elle peut nous apprendre sur le comportement humain.

Qu’est-ce que la respiration ?

Lorsque nous respirons, l’air est inspiré dans les poumons, où l’oxygène est absorbé par le sang. Cet oxygène sert essentiellement à transformer les nutriments en énergie (par le biais du processus d’oxydation) que nos cellules peuvent ensuite utiliser.

Au moment où nous inspirons, les poumons permettent au dioxyde de carbone présent dans notre sang de se diffuser vers l’extérieur ; celui-ci est ensuite éliminé de l’organisme lorsque nous expirons. L’ensemble de ce processus s’appelle la respiration et est souvent mesuré sous la forme de la fréquence respiratoire.

La fréquence respiratoire correspond généralement au nombre de respirations que nous effectuons par minute. Ce n’est toutefois pas la seule façon de mesurer les données chez une personne qui respire : la variabilité des respirations sur une période donnée, voire le nombre de soupirs, peuvent fournir des informations sur notre état cognitif, émotionnel et physiologique.

Mesure de la fréquence respiratoire

Autrefois, la fréquence respiratoire était mesurée à l’aide de méthodes manuelles. Lorsque le participant ou le patient était au repos, le chercheur ou le praticien comptait le nombre de respirations par minute.

Des études ultérieures ont montré que cette méthode présentait certaines lacunes : une marge d’erreur importante a été constatée, chaque personne percevant un nombre différent de respirations. Heureusement, il existe aujourd’hui toute une gamme d’appareils permettant de mesurer la fréquence respiratoire.

Appareils respiratoires

Ces appareils mesurent l’amplitude des mouvements thoraciques pendant la respiration à l’aide de différentes méthodes. Beaucoup d’entre eux nécessitent l’utilisation d’une ceinture à capteurs et d’un amplificateur.

La ceinture est portée par le participant et détecte toute variation du périmètre thoracique (entre le cou et l’abdomen) ou abdominal. Si vous utilisez une ceinture, veillez à ce qu’elle soit bien ajustée contre le corps. Il est également préférable de limiter au maximum les mouvements pendant la mesure de la fréquence respiratoire du sujet, car trop de mouvements peuvent introduire du bruit dans les données.

Si vous constatez la présence de bruit dans les données, il est utile de déterminer s’il s’agit d’un phénomène physiologique ou s’il est dû à un mouvement du participant. L’utilisation d’un logiciel doté de fonctionnalités en temps réel peut vous y aider. Par exemple, si vous observez une anomalie tout en voyant le participant se tourner sur son siège, vous saurez alors qu’il faut ignorer toute donnée inhabituelle.

Certains appareils proposent différents réglages d’amplification en fonction des besoins de recherche. Il est utile de disposer de ces différents réglages ; pensez donc à les vérifier lorsque vous choisissez un produit.

Une étude physiologique portant, par exemple, sur les effets d’un programme d’exercices spécifique aura des exigences très différentes de celles d’une étude de marché menant une vie sédentaire. L’amplificateur stabilise le signal reçu par le transducteur et garantit qu’il est propre et centré.

Fréquences respiratoires normales

Pour interpréter les données respiratoires, il est utile de les comparer aux valeurs de référence. Chez un adulte au repos, la fréquence respiratoire varie entre 12 et 20 respirations par minute. À l’effort maximal, elle atteint généralement 50 respirations par minute. Chez les athlètes, la fréquence respiratoire maximale peut atteindre 60 respirations par minute. 

Chez les enfants, la fréquence respiratoire est plus élevée et continue de diminuer jusqu’à l’âge de 18 ans. La baisse la plus marquée se produit au cours des deux premières années de vie, la fréquence respiratoire passant d’une médiane de 44 respirations par minute à 26 respirations par minute à l’âge de deux ans. Selon le CDC, le graphique ci-dessous illustre l’évolution de la fréquence respiratoire d’un enfant au cours de son développement. 

Âge	Fréquence respiratoire (par minute)
1 mois	40-60
6 mois	25-40
1 à 3 ans	22-30
4 à 6 ans	20-24
7 à 9 ans	18-24
10 à 13 ans	16-22
14-18 ans	14-22
>18 ans	12-20

Que peut nous révéler la respiration ?

Il a été démontré que la variabilité de la fréquence respiratoire diminue lors d’une attention soutenue, ce qui signifie que notre rythme respiratoire devient plus régulier lorsque nous nous concentrons sur une tâche. Cela présente des similitudes avec les corrélats comportementaux de la variabilité de la fréquence cardiaque (ce qui n’est pas vraiment surprenant, puisque ces processus sont essentiellement régulés par le même système).

Une augmentation de la variabilité de la fréquence respiratoire a également été associée à des émotions négatives, tandis que l’inverse a été démontré pour les réactions de peur. Cela illustre l’une des façons dont la respiration peut être liée aux réactions émotionnelles.

La respiration peut également servir à fournir des informations sur le « taux de soupirs » des participants. Comme son nom l’indique, cette mesure correspond au nombre de soupirs. Le fait de soupirer est considéré comme un moyen de réinitialiser la régulation de la respiration et des émotions, procurant ainsi un sentiment de soulagement.

Ensemble, ces mesures ont également servi à évaluer le niveau de charge cognitive auquel une personne est soumise, des données qui peuvent s’avérer cruciales dans le domaine des facteurs humains.

Conception expérimentale

Les capteurs de respiration sont polyvalents et peuvent être utilisés aussi bien en laboratoire qu’à l’extérieur. Il faut toutefois tenir compte de la manière dont la conception de votre étude peut influencer vos données. 

Emplacement du capteur

Si vous décidez d’acheter une ceinture respiratoire, vous devrez réfléchir à l’endroit où la placer. Une ceinture respiratoire se place généralement autour de la poitrine afin de surveiller et de mesurer les mouvements thoraciques d’une personne pendant la respiration. Ce type de ceinture permet de surveiller la fréquence et le rythme respiratoires, ainsi que d’évaluer l’effort et la profondeur de la respiration. 

On peut également placer une ceinture respiratoire autour de l’abdomen afin de surveiller la respiration abdominale ; cette technique est souvent utilisée dans certains contextes cliniques ou de recherche pour évaluer les schémas respiratoires ou à des fins de biofeedback. 

Le choix de placer la ceinture autour de la poitrine ou de l’abdomen dépend des objectifs précis de la surveillance ou de la mesure, ainsi que du contexte dans lequel elle est utilisée. Les ceintures thoraciques et abdominales ont chacune leurs applications, et le choix doit être fondé sur les besoins spécifiques de la situation. 

Parler pendant les enregistrements respiratoires

Dans la plupart des cas, il est préférable de limiter au maximum la parole pendant les enregistrements respiratoires afin de garantir la précision et la cohérence des données. La parole peut introduire de la variabilité et des artefacts dans les schémas respiratoires enregistrés, ce qui rend l’analyse et l’interprétation des données plus difficiles. Cependant, il peut y avoir des situations où il est nécessaire ou inévitable de parler pendant un enregistrement respiratoire. Dans ces cas-là, il convient de disposer d’un moyen de reconnaître les événements vocaux, par exemple en enregistrant la voix, puis d’exclure les périodes respiratoires qui chevauchent la parole, ou bien de les analyser séparément. 

Debout ou assis

La collecte de signaux respiratoires en position assise ou debout peut donner lieu à des données légèrement différentes en raison de l’influence de la posture sur la mécanique respiratoire. Le changement de posture peut également avoir une incidence sur le positionnement du capteur et, par conséquent, sur les données finales obtenues. 

Voici quelques différences importantes à prendre en compte lors de l’enregistrement des signaux respiratoires dans ces positions : 

Utilisation du diaphragme : en position assise, on a souvent tendance à solliciter davantage son diaphragme qu’en position debout. Cela peut influencer la profondeur et le rythme de la respiration. En position debout, le diaphragme peut devoir fournir un effort légèrement plus important pour soutenir la respiration. 

Expansion thoracique : en position assise, l’expansion thoracique peut différer de celle observée en position debout, ce qui peut affecter les mouvements de la paroi thoracique pendant la respiration. Cette variation de l’expansion thoracique peut influencer le signal respiratoire. 

Changements posturaux : la position debout et la position assise entraînent des changements posturaux différents dans le corps, qui peuvent avoir une incidence sur l’alignement de la cage thoracique et du diaphragme. Ces différences posturales peuvent influencer la manière dont l’air entre et sort des poumons. 

Artéfacts liés au mouvement : la position debout implique généralement davantage de mouvements corporels que la position assise ; par conséquent, la collecte de signaux respiratoires en position debout peut introduire davantage d’artéfacts liés au mouvement dans les données, ce qui peut compliquer l’analyse. 

Confort et détente : certaines personnes peuvent se sentir plus à l’aise et détendues dans une position plutôt que dans une autre, ce qui peut avoir une incidence sur leur rythme respiratoire. Ce facteur de confort peut influencer les données respiratoires recueillies. 

Dans le cadre de la recherche ou en milieu clinique, il est essentiel de tenir compte des objectifs spécifiques de la collecte des signaux respiratoires et de choisir la position la plus appropriée pour l’étude ou l’évaluation. Dans certains cas, les chercheurs peuvent recueillir des données à la fois en position assise et debout afin de prendre en compte ces différences et d’obtenir une compréhension plus complète des schémas respiratoires d’un individu. Le choix de la position doit correspondre à la question de recherche ou à l’évaluation clinique menée, et la décision finale doit être précédée de tests pilotes.

Conclusion

Intégrer le concept simple de la respiration dans vos recherches peut vous apporter un éclairage précieux sur les processus émotionnels et psychologiques. Le stress et l’excitation émotionnelle sont tous deux liés à la fréquence respiratoire ; l’étude de ce facteur peut donc vous offrir un autre angle d’approche. En termes de recherche, c’est une bouffée d’air frais.

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