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大脑对氧气波动高度敏感，但具体神经机制尚不明晰。为解决此问题，研究人员采用单盲、随机、交叉设计，结合静息态脑电图（EEG）、视觉诱发电位（VEP）和临界闪烁融合阈值（CFF），系统比较了急性常压低氧（10.5% O2）与高氧（100% O2）对健康成人神经功能和感知阈值的影响。研究发现，缺氧会产生累积且持续性的神经功能损害，而高氧则引发短暂且适应性的神经调节。该研究首次在同一框架内双向对比了氧浓度变化的神经效应，为理解氧诱导神经调控的机制提供了新见解，并强调了EEG和CFF作为追踪脑氧反应生物标志物的价值。
大脑虽然只占体重的约2%，却消耗了人体20%的氧气，堪称“耗能大户”。它几乎没有氧气储备，因此对血液中的氧气浓度变化极其敏感。在日常生活中，人们可能会遇到氧气浓度变化的环境：登山、潜水时可能面临缺氧，而接受高压氧治疗（HBOT）时又会暴露在高氧环境中。这些氧气波动如何影响我们的大脑功能，进而影响认知和知觉，一直是神经科学和临床医学关注的重要问题。既往研究多单独探讨缺氧或高氧的效应，且结论常不一致，难以在同一框架下进行比较。因此，全面、双向地探究不同氧浓度如何重塑神经活动，对于理解脑功能基本规律、优化临床氧疗方案、保障特殊环境（如航空、潜水）作业人员的安全都具有重要意义。
为了回答这些问题，来自英国普利茅斯大学的研究团队在《Neuroscience》上发表了一项研究，采用了单盲、随机、交叉实验设计。研究人员招募了30名健康参与者，让他们在三种不同的气体条件下完成任务：常压低氧（10.5% O2）、常氧（21% O2）和高氧（100% O2）。在每个条件下，参与者依次完成静息态脑电图（EEG，睁眼/闭眼）、视觉诱发电位（VEP）任务和临界闪烁融合（CFF）阈值测试，共进行12个区块以追踪时间效应。研究中主要使用了脑电图（EEG）、视觉诱发电位（VEP）和临界闪烁融合（CFF）阈值测试三种关键技术，来分别评估整体神经振荡活动、感觉信息处理的时程特性以及行为层面的感知辨别能力。
研究结果如下：
参与者反应：六名参与者因无法耐受低氧条件而退出研究，最终低氧、高氧和对照条件的有效数据集分别为24个和27个。生理监测数据证实了气体干预的有效性。
CFF：在条件水平上，缺氧显著降低了CFF阈值，且影响更强；高氧也造成了较小但显著的降低。区块分析显示，高氧仅在早期（第2区块）引起CFF阈值短暂下降，随后恢复基线；而缺氧则从第5区块开始，显示出渐进且持续的阈值降低，直至暴露结束。
VEP：在条件水平上，缺氧显著降低了早期P1成分和晚期N2成分的振幅；高氧则选择性增强了中潜伏期N1成分的振幅。区块分析揭示了各成分不同的时间动态：缺氧对N2振幅的抑制效应最为持续，从第4区块一直持续到第11区块，而高氧对P1的影响是早期短暂增强，后期则出现减弱。
静息态振荡功率：缺氧导致了低频频段（Delta、Theta、Alpha、Beta）功率的普遍显著增加。高氧则表现出混合效应：Theta和Alpha功率有小幅增加，而Beta和Gamma功率则显著降低，其中Beta功率的降低主要集中在感觉运动皮层区域。
静息态熵：缺氧显著增加了频谱熵（Spectral Entropy）和模糊熵（Fuzzy Entropy），表明低氧状态下神经信号变异性增加，网络同步性受损。高氧则显著增加了模糊熵（尤其在闭眼状态下），但频谱熵仅有边际性下降，提示在高氧下，神经复杂性在低感觉负荷状态下有所增强。
研究结论与讨论部分对上述发现进行了整合与阐释。本研究首次在同一实验框架内，全面比较并描述了升高和降低氧暴露对神经和感知功能的影响。研究结果并不支持“氧气浓度对神经功能产生简单的单向依赖效应”这一简单假设。相反，它揭示出两种氧气状态截然不同的影响模式：缺氧通常引发累积且持续的变化，表现为CFF阈值的渐进性降低、VEP关键成分（P1和N2）振幅的持续削弱，以及低频频段脑电功率的显著增加。这些特征共同指向了由氧剥夺导致的代谢压力、神经网络效率降低以及代偿性资源募集。高氧的影响则表现为短暂且具有适应性，包括CFF阈值的早期短暂下降、感觉运动皮层Beta功率的局部抑制，以及在闭眼状态下模糊熵的增加，这可能与高氧引起的短期脑血管收缩及随后的神经适应性重组有关。
该研究的发现具有多重意义。在临床层面，它为优化高压氧治疗的剂量方案（平衡治疗效果与氧化应激风险）提供了神经生理学依据。在职业与特殊环境医学领域（如航空、潜水），CFF和脑电图指标可能作为早期监测神经脆弱性的敏感工具。在基础研究层面，该研究证实了脑电图振荡和熵度量可作为追踪皮层对氧气波动适应性和恢复力的有效生物标志物，这对于理解慢性阻塞性肺疾病（COPD）、脑卒中、创伤性脑损伤（TBI）等与氧代谢紊乱相关疾病的神经机制具有参考价值。
当然，研究也存在一定局限性，如样本量相对有限、采用常压条件而非高压/低压环境、缺乏直接的生化或神经血管标记物数据等。未来的研究需要在更大样本、结合多模态成像技术和可控的剂量反应设计下，进一步验证这些神经指标的稳健性、特异性及其临床效用。总之，这项研究深化了我们对大脑如何响应氧气“盈余”与“亏空”的理解，为连接氧气可用性与神经功能架起了一座重要的桥梁。
