高海拔缺氧应激对执行功能影响的空间和时间效应

High altitude hypoxia induces physiological stress, which influences the cognitive function. The cognition impairment may related to the altitude and the dwell time. This project is aimed at immigrants from the low altitude place to Tibet, using cognitive behavior and event related brain potential (ERP) technique to explore the effects of high altitude hypoxia on executive function and their neural mechanism. In particular, it will concern with how this influence changes with the altitude (spatial dimension) and dwelling time. In the space dimension, by comparing the characteristics of executive funciton at different altitudes (2700, 3700, 4500 m), altitude gradient effect was confirmed. In the time dimension, longitudinal study was conducted to investigate the time cumulative effects of executive function impacted by the high altitude. The implementation of this project is expected to make the executive function as the indicator of the adaptation of the high altitude hypoxia, propose a new brain adaptation theory in high altitude environments and provide civil and military policy proposal.

高海拔低氧环境促使机体产生生理应激，并妨碍认知功能。这种认知功能的受损可能与海拔高度以及驻留时间密切相关。本项目针对从低海拔地区移居到西藏的汉族移民，采用行为和事件相关脑电位技术，开展高海拔缺氧对执行功能的影响及其神经机制的系列研究，尤其关注这种影响如何随着驻留海拔高度（空间维度）和时间而发生动态变化。在空间维度上，对比不同海拔居民（2700、3700、4500米）的执行功能特点，确定高海拔缺氧对执行功能影响的海拔梯度效应。在时间维度上，根据驻留时间分成急性、亚急性、完全适应、长期适应四个维度，通过追踪研究，确定高海拔缺氧对执行功能影响的时间累积效应及适应机制；本项目的研究成果可望为高海拔低氧环境适应性提供科学的测评指标，并为构建高海拔环境的脑适应理论做出贡献，为相关军民两用政策提供建议。

本项目旨在考察高原环境对认知功能特别是执行功能影响的时间和空间效应，及其认知神经机制。我们采用横断和纵向追踪研究方法，结合行为、事件相关电位（ERP）技术等，以进入高原的大学生为研究对象，以执行功能、注意、知觉等为观察指标，从时间和空间两个维度检测认知功能的变化特征及其深层脑机制，评估认知功能对高原环境的适应情况，系统考察了高原环境对执行功能的影响及脑功能特点。执行功能是一项重要的认知功能，包括抑制控制、工作记忆和认知灵活性三个子成分。首先，通过横断研究，对比高原与平原组之间的脑功能差异，考察高原对执行功能影响的时间效应。研究发现，在抑制控制任务中，长期高原缺氧影响早期刺激感知加工和任务提取，也影响晚期刺激冲突和反应冲突监测；在工作记忆任务中，任务难度较高时，高原损伤空间工作记忆加工中的匹配加工过程，空间和言语工作记忆的保持过程也受到影响。在认知灵活性任务中，高原组需要更多认知资源，同时产生补偿机制。其次，采用Flanker、注意网络任务，考察不同高海拔地区被试的执行功能，从而了解高原对执行功能影响的空间梯度效应。4000m以上组在不同认知任务中表现出了显著损伤，初步证实存在4000m海拔认知损伤阈限。最后，对从平原进入高原的大学生进行追踪研究，收集其从平原到高原再回到平原的行为和脑电数据，以探查随海拔和时间改变脑功能的动态变化规律。研究发现，急性高原缺氧在知觉和认知两个层面产生影响，急性缺氧期认知功能变化显著，但随时间延长逐渐恢复。在高原适应和平原复氧适应过程中，关键生理指标的改善有助于认知功能的恢复。本项目的开展，填补了高原环境在时间和空间维度影响认知功能的空白，可以为高原作业人员的保护和选拔提供科学依据，为国家制订高原人员政策提供决策依据。