不同急性正常气压缺氧条件下的脑氧合与认知表现：一项fNIRS研究

《European Journal of Applied Physiology》：Cerebral oxygenation and cognitive performance under different acute normobaric hypoxic conditions: a fNIRS study

急性常压缺氧对健康青年认知功能及脑氧代谢的影响研究。24名青年被置于4种不同FiO2（20.9%、17.44%、14.5%、12.7%）下进行Stroop、Corsi、n-Back和Go/No-Go测试，同步检测NIRS参数。结果显示认知表现未受影响（p>0.05），但任务难度感知显著增加（Stroop p=0.003，Corsi p=0.018）。脑氧代谢呈现剂量依赖性变化：ΔHHb和ΔO2Hb随FiO2降低而升高/降低，而总血红蛋白（ΔtHb）无变化。SpO2与ΔTSI%及ΔO2Hb正相关，与ΔHHb负相关，但与认知表现无关。结论提示前额叶皮层存在完全代偿机制。

　　

摘要

目的

本研究探讨了不同水平的急性常压缺氧对健康年轻成年人的认知功能和脑氧合的影响。

方法

24名年龄在18至30岁之间的参与者分别暴露于氧饱和度（FiO₂）为20.9%、17.44%、14.5%和12.7%的缺氧环境中。他们完成了多种认知任务，包括斯特鲁普测试（Stroop test）、科西块测试（Corsi blocks，正向和反向）、n-Back任务（1-Back和2-Back）以及Go/No-Go任务。在每个认知任务过程中，使用近红外光谱技术（NIRS）测量脑氧合情况。

结果

在本研究中，我们未观察到缺氧对认知表现有任何影响。然而，随着缺氧程度的增加，参与者感受到的难度也随之增加，尤其是在斯特鲁普测试和科西块测试中（p?=?0.003，Kendall’s W?=?0.208；p?=?0.018，Kendall’s W?=?0.152）。NIRS结果显示，随着缺氧程度的增加，所有认知任务中的脱氧血红蛋白（ΔHHb）逐渐增加，而氧合血红蛋白（ΔO₂Hb）逐渐减少。总血红蛋白（ΔtHb）没有变化。此外，所有任务中脉搏氧饱和度（SpO₂）与ΔTSI%之间、SpO₂与ΔO₂Hb之间均存在正相关关系，而SpO₂与ΔHHb之间则存在负相关关系。SpO₂或TSI%与认知表现之间未发现相关关系。

结论

综上所述，当氧饱和度（FiO₂）高于12.7%时，急性常压缺氧似乎不会影响认知功能。这些结果表明，年轻健康个体的前额叶皮层区域的氧合得到了充分补偿。