间歇性低氧训练减轻高原低氧暴露后冲突控制能力、工作记忆能力的下降及低氧导致的疲劳
实验中应用EEG对脑的激活状态进行检测，分别在静息态和任务态进行脑电信号采集。认知行为测试的范式包括：注意网络测试（ANT）、空间Stroop-Simon任务、N-back等。ANT数据分析主要计算3个主要注意力成分：警觉、定向和执行控制作用。警觉作用是空间线索条件下和中心线索条件下反应时间的差异；定向作用是非线索条件下和中心线索条件下反应时间的差异；执行控制作用是一致性flanker任务和非一致性flanker任务反应时间的差异。研究结果显示，没有明显的主效应和交互效应，提示在急性高原低氧（模拟海拔4300m）暴露10 h后警觉、定向作用和执行控制作用对照组和间歇性低氧训练组无明显差异（图13.5）。
图13.5 间歇性低氧训练对注意网络的影响
在N-back实验中我们将0-Back的反应时间和准确性作为基线值，这两者反映了受试者基本反应能力。在高原低氧暴露后对照组和间歇性低氧训练组没有发现基本反应时间的改变（图13.6A），而对照组在0-Back测试中出现了准确率的下降，间歇性低氧训练组则没有出现这种现象（97.8% vs.96.3%，p=0.404）（图13.6B）。此外我们还计算了N-back（n=3）和0-Back反应时间和错误率之间的差异。在反应时间的差异上没有发现明显的主效应和交互效应。错误率双因素方差分析显示存在明显的交互效应，事后分析发现在对照组高原低氧暴露前后错误率无明显差异（4.94% vs.5.16%，p=0.998），而间歇性低氧训练组显示了明显的错误率的下降（图13.6C、图13.6D）。
采用经典的空间Stroop-Simon任务范式，采集受试者完成冲突任务时的脑电信号。计算一致条件和不一致条件下反应时间和错误率的差异作为冲突效应指标。分析发现间歇性低氧训练组高原暴露后的冲突效应明显高于暴露前（32 ms vs.45 ms，p=0.013），而对照组低氧暴露前后无明显差异（37 ms vs.43 ms，p=0.358）。在错误率方面，对照组（0.06% vs.0.07%，p =0.989）和间歇性低氧训练组（0.04% vs.0.05%，p=0.670）在高原低氧暴露前后均无明显变化（图13.7A、图13.7B）。
FCz电极记录到的N200（200～300ms）（图13.7C～图13.7G）和事件相关电位（ERP）晚期成分（LP，550～650 ms）（图13.8A～图13.8C）没有发现明显的主效应和交互效应，但是Pz电极记录到的LP存在明显的治疗主效应。事后分析表明对照组在高原低氧暴露后出现了明显的LP下降（0.72 μV vs.-0.42 μV，p =0.021），而间歇性低氧训练组则无明显变化（图13.8D～图13.8G）。
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图13.6 间歇性低氧训练对于改善高原低氧环境下工作记忆的影响
图13.7 在空间Stroop-Simon任务中对于受试者的神经行为学及N200成分的影响
图13.8 在空间Stroop-Simon任务中对于受试者LP成分的影响
采集受试者睁眼和闭眼静息态脑电数据，计算总功率和各个频带功率，包括Delta波（1～4 Hz），Theta波（4～8 Hz），Alpha波（8～12 Hz）、Beta波（12～32 Hz）和Gamma波（＞32 Hz），并计算它们的相对功率（频带功率/总功率）。将5个前额叶电极作为感兴趣区，分别为FCz、Fz、Cz、FC1和FC2。总功率分析显示出明显的治疗主效应（p=0.003），事后分析显示在高原低氧暴露后只有对照组出现了功率的增加（58 μV2 vs. 72 μV2，p=0.049）（图13.9），而间歇性低氧训练组则没有明显差异（72 μV2 vs.80 μV2，p=0.399）。治疗的主效应在以下频带是有明显差异的：delta频带p=0.032，delta频带相对功率p=0.009，beta频带p＜0.001，beta频带相对功率p=0.032。
图13.9 高原低氧环境下间歇性低氧训练对于脑电信号总功率和各个频带功率的影响