研究背景低氧对人体认知能力的影响一直是被关注的热点。高原暴露时随着海拔的增高出现低压、低氧、寒冷和辐射,当人体暴露在高原环境下,为了维持机体的内环境稳态,机体通过呼吸、血管、代谢调节等对上述应激因素产生保护反应。但当海拔过高或者暴露的时间过长时,机体的调节不能够补偿机体受到的损害时,不仅会出现一系列非特异性临床综合征(以头痛、失眠等为主要临床表现),以及危及生命的高原肺水肿(high altitude pulmonary edema,HAPE)和高原脑水肿(high altitude cerebral edema,HACE),还会出现包括情绪及神经运动能力认知的损害。高原暴露使脑部代谢异常、脑血管调节失衡、直接损害神经系统神经元等使脑白质显微结构完整性受损从而影响人的认知能力。除极限运动和特殊任务外,人类在高原的活动仍多局限于中等海拔(8000-14000ft:2438至4572 m)。越来越多的人到中等海拔旅行、居住和工作,特别是发生紧急事件时(如灾难救援与军事活动)的高原暴露会影响灾难救援人员、军事人员的认知行为能力,影响救援及军事任务的顺利完成,可能会导致灾难性的后果。极端海拔和长时间的高原暴露对认知的损害已在业内得到共识,然而中等海拔急性暴露时认知能力的改变研究结果不一致且缺乏大规模的现场研究。研究采用的方案、到达的海拔、上升的速率、是否补充氧气、重复测试的学习效应等均会直接影响试验的结果。因此有必要进行较大样本的前瞻性队列现场研究,排除学习效应的干扰,从情绪和行为能力的多个方面评估急性中等海拔高原暴露环境对人群认知能力的影响。高原头痛(High-altitude headache,HAH)是急性高原暴露时最常见的症状,也是急性高原病(acute mountain sickness,AMS)的国际路易斯湖评分诊断标准中最主要和重要的症状。由于急性高原暴露后缺氧诱发脑血管扩张、收缩的失衡及代谢的紊乱是HAH和认知改变的共同的病理生理机制,我们推测HAH与心理、神经行为密切相关。因此,我们从较大样本的现场研究中观察HAH的临床特征及与心理、行为能力的相关性,为预防和减少AMS和高原认知损害提供基础资料。阶梯式习服是目前预防高原反应的主要方式。暴露于更高海拔前,在较低海拔高原进行一段时间的预适应能够减少AMS的发生和减轻认知能力的损害。然而随着高原暴露时间的延长出现认知能力的下降可能会减弱预适应带来的益处。然而目前国际上缺乏对于高原预适应暴露时间的研究,因此我们设计了前瞻性队列现场研究评估预习服暴露时间对更高海拔暴露下情绪和行为能力的变化并分析其可能的影响因素。研究目的通过较大样本的前瞻性队列现场研究,从情绪和行为能力的多个方面评估急性中等海拔高原暴露环境对人群认知能力的影响。分析HAH和认知的关系以及认知能力是否是HAH的独立危险因素和独立预测因子。探讨暴露于更高海拔前,较低海拔预习服时间的长短对认知能力的影响。研究内容及方法1.评估急性中等海拔高原暴露环境对人群认知能力的影响。招募常驻平原健康青年男性200人,分为试验组(N=150)和对照组(N=50人),分别在高原(3700m)和平原(400m)在当天(0天),1天,15天进行认知能力(包括情绪、反应能力、短期听记忆能力、感知运动能力、注意力、运动稳定性等神经行为能力)的评估,并同时采集人口学资料和AMS症状评分及心率(heart rate,HR)、血压(blood pressure,BP)、血氧饱和度(oxygen saturation,Sp O2)测量。2.分析认知能力是否是HAH的独立危险因素和独立预测指标。163名常驻平原健康青年男性在2小时内乘坐飞机进驻高原(3700 m),并在24小时内进行认知能力(包括情绪、反应能力、短期听记忆能力、感知运动能力、注意力、运动稳定性等神经行为能力)的评估,并同时采集人口学资料和HAH症状及HR、BPBP、Sp O2测量。最后根据有无头痛分组,进行组间比较的分析。3.观察暴露于更高海拔前,较低海拔预习服时间的长短对认知能力的影响。120名常驻平原健康青年男性分为短期高原预习服组(N=60,失访3人)和长期高原预习服组(N=60,失访6人),分别在3700m习服4天和3月后进驻到更高海拔(4400m)。在3700m预习服结束时和进驻4400m后第10天均进行认知能力(包括情绪、反应能力、短期听记忆能力、感知运动能力、注意力、运动稳定性等神经行为能力)的评估,并同时采集人口学资料和AMS症状评分及HR、BP、Sp O2测量。主要结果1.急性中等海拔高原暴露环境对人群认知能力的影响急性中等海拔高原暴露后负面情绪评分和正面情绪评分均显著减少(P<0.05),随着2周暴露时间的延长变化并不显著。排除学习效应后,急性中等海拔高原暴露1天时反应能力、听记忆能力、运动稳定性、感知运动能力均提高(P<0.05)。反应能力和运动稳定性的提高可持续至15天(P<0.05),而听记忆能力、感知运动能力在高原暴露15天后下降至平原水平(P<0.05)。注意力在高原暴露后无显著变化(P>0.05)。受试人群急性高原暴露后认知能力的变化与人群特征、AMS发病率、AMS发病程度均无相关。2.认知能力是否是HAH的独立危险因素和独立预测指标HAH与高原暴露前的基线焦虑(R=0.212,P=0.009)、愤怒(R=0.198,P=0.015)、抑郁(R=0.164,P=0.045)、恐惧(R=0.194,P=0.017)、困惑(R=0.105,P=0.044)正相关。而HAH与神经行为能力无显著相关。3700m高原暴露后较HAH-而言,HAH+组中大多数负面情绪分数增高(所有P值<0.05),活跃分数减少(P=0.031).而神经行为能力两组间无明显差别。高原暴露后HAH与焦虑(R=0.350,P<0.001)、愤怒(R=0.296,P<0.001)、抑郁(R=0.263,P<0.001)、恐惧(R=0.373,P<0.001)、困惑(R=0.298,P<0.001)正相关,与活跃负相关(R=-0.212,P=0.009)。认知行为能力中只有运动稳定性与HAH负相关(R=-0.187,P=0.022)。回归分析发现平原中负面情绪均是HAH的危险因素,而困惑情绪是HAH的独立的危险因素。高原暴露后HR(Heart Rate,HR),缺乏活力,困惑情绪均为HAH的独立危险因素。3.暴露于更高海拔前,较低海拔预习服时间的长短对认知能力的影响在3700m预习服结束时和暴露于更高海拔(4400m)后,较长期习服组相比,短期习服组的负面情绪更少,运动感知能力、注意力和运动稳定性更优秀,并且AMS发病率更少。结论1.急性中等海拔高原暴露后负面情绪和正面情绪均显著减少,随着2周暴露时间的延长变化并不显著;神经行为能力在急性高原暴露时出现短暂提高,随着暴露时间的延长而逐渐下降至平原或低于平原水平;2.HAH影响情绪,而对神经行为能力无显著影响。更高的HR,困惑情绪和缺乏活力是HAH的独立危险因素;困惑情绪评分是HAH的独立的预测指标;3.暴露于更高海拔后,短期高原预习服较长期相比负面情绪更少,神经行为能力更加优秀。