高原低氧对脑认知功能影响研究的概述

认知能力是指人脑接收、加工、储存、提取及应用信息的能力，是多种能力和技能的组合，包括观察、知觉、记忆、思维、想象及注意力等。人在高海拔环境下除了身体的不适如心慌、胸闷、气短、乏力外，还表现出头痛、头晕、睡眠障碍等。高原反应可引起一系列的神经心理改变，影响人的情绪、感知力、判断力、记忆力以及执行认知和心理活动的能力。2000年以前，高海拔缺氧对人脑功能如感觉机能、睡眠、意识、学习、记忆、思维和情绪等的影响都是一些零散的研究报道，主要来自登山运动员的心理和生理测试或志愿者的神经行为检测。

早在1945年美国佛罗里达州彭萨科拉海军航空站的研究团队研究了高海拔地区缺氧患者血氧饱和度与意识持续时间，观察了25名飞行学员和医院医务人员在不同海拔高度失去知觉的时间、有效意识的时间等。该研究结果显示：在出现特定缺氧症状时，海拔高度之间的最初变化非常小，行为出现错误时血氧饱和度平均为64%，在即将失去知觉时血氧饱和度平均为56%。此后对低气压对视觉（知觉）学习或记忆和注意力的影响都有相关的研究报道。我国学者林仲贤等早在1981年也从脑功能的角度，对高原地区的汽车司机的感觉机能、注意稳定性、记忆联想和演算能力、视觉反应时、手脚协同反应、驾驶追踪动作及汽车穿桩技术的情况，进行了现场实验与观察。该研究首次报道了海拔4000m左右低氧对脑功能的影响，并观察了高原现场驾驶汽车劳动6小时后脑功能的变化。

国内外关于高原低氧对脑功能影响的相关研究论文数量，如下图1.1所示（在PubMed网站检索关键词“high altitude and cognitive”，截至2021年6月）。从历年发表论文数量上看，国际上关于高原脑认知的研究从2000年以后明显增加，反映了高海拔对脑功能影响的研究愈来愈受到关注。

高海拔缺氧对人脑功能如感觉机能、睡眠、意识、学习、记忆、思维和情绪等的影响，一般来说，视觉是对低氧最敏感的感觉，光敏感度的下降可发生在海拔1525m以下的地方。海拔3000m以下，对人脑功能影响不大，主要表现为轻度睡眠障碍和视觉信息处理下降；海拔3000m以上，神经心理功能会发生显著变化。但是，换气水平低或肺换气功能受损的人群甚至可能在海拔低于3000m时就出现神经心理问题。在上升到海拔3000m以上的前24h内，未高原习服（指个体逐渐耐受高原缺氧并提高存活能力的环境适应性过程）的平原人的神经心理功能变化最为明显。此外，低氧对中枢神经系统的损害逐步加剧，其中皮质中心的上层最敏感，其次是小脑、髓质和脊髓。认知、决策和推理等大脑的高级功能对海拔高度和缺氧的影响最为敏感。(https://www.daowen.com)

随着神经科学研究的快速发展和“人类大脑科学计划”的提出，从2000年以后高原环境对脑认知功能影响的研究报道明显增加。2009年5月，美国国家研究委员会发表了一份名为《神经科学未来军事应用机遇》的报告。该报告认为，认知神经科学的发展为军事应用提供了新的认识与方向。由于高原环境地域对我国经济建设和国家安全的重要性，我国政府一直高度重视这一领域的研究工作，特别是随着综合国力的提高，近年来在基础研究上更是加大了资助。随着中国“脑科学计划”的实施，在此国际和国内大背景下，“高原环境与脑认知功能”研究迎来了新的机遇和挑战。

图1.1　有关“高原与中国”和“高原与认知”的历年论文发表情况