久居高原青年官兵脑功能的变化特征及其相关因素研究

摘要

缺氧会导致机体多种生理和病理变化,而脑是对缺氧最敏感的器官。在高原环境中,伴随着机体摄氧不足和组织氧供减少,大脑功能明显受损。高原缺氧对于脑功能的影响广泛。研究发现,进入高原初期,脑功能(如反应、注意、感知、记忆、思维、情绪、睡眠等)均显著下降。高原缺氧所致脑功能损伤的机制和预防是国内外研究的前言和热点。但高原缺氧对脑功能的影响是一个复杂的过程,受到多种因素的影响,如体力劳动、环境温度、习服适应和个体差异等,因此目前的相关研究结论不尽一致,存在一定的争议。以往的研究大多集中在平原人进入高原早期或在高原环境短期停留时脑功能的变化,对长期久居高原者脑功能的变化特征、影响因素及机制等缺乏系统深入研究,也缺乏相应的防护措施。
　　我国高原面积广,海拔高,人口多。海拔3000m以上的高原占我国国土面积的四分之一,我国有6000~8000万人长期居住在高原。我国的高原地处西部边陲,战略地位十分重要,是边境争端、恐怖主义、极端势力和民族分裂活动异常活跃的地区,国防安全责任十分重大。我军高原官兵常年驻守在海拔3000m以上地区,其中有不少长期驻守在海拔4500m甚至5000m以上的特高海拔地区。高原缺氧严重影响官兵的身心健康和部队的战斗力。除了引起急慢性高原病和降低军事作业能力以外,高原缺氧对官兵的脑功能也产生严重影响。随着军队信息化建设的推进和信息化条件下作战样式的改变,对官兵的脑认知功能提出了更高要求。系统研究久居高原青年官兵脑功能的变化特征及其影响因素,一是可为今后进一步深入揭示慢性缺氧引起脑功能损害的细胞分子机制提供科学依据,二是可为全面客观评价我军常驻高原官兵的认知功能状态、科学评估部队的战斗力提供理论依据,三是可为寻找有效的防护措施,全面做好高原部队的卫勤保障、提升战斗力提供实验依据,因而具有重要的科学意义和现实意义。为此,本研究从神经行为、情绪、复杂认知功能等方面较为系统地观察了常驻高原官兵多个层面脑功能的变化特点,并对长期高原缺氧引起脑功能改变的相关因素和机制进行了初步分析和探索。
　　方法:
　　研究对象分为平原对照组和移居高原组。平原对照组为驻重庆(海拔350m)某部男性官兵,移居高原组为驻西藏某地(海拔4500m)某部男性官兵。详尽收集受试者的资料,包括年龄、籍贯、兵龄、个人生活习惯、文化程度及高原低氧环境暴露等相关信息;检查受试者体重、心率、血压及血氧饱和度(bloodoxygensaturation,SpO2)等基础生理指标,采用近红外线含氧量监视仪测定左、右脑组织氧合指数(tissueoxygenationindex,TOI);采集清晨空腹血,分离血浆,采用酶联免疫吸附法(enzymelinkedimmunosorbentassay,ELISA)检测血浆中S100B和BDNF(brainderivedneurotrophicfactor,BDNF)的浓度;采用匹兹堡睡眠质量指数(Pittsburghsleepqualityindex,PSQI)量表检测受试者睡眠质量;采用神经行为核心测试组合(neurobehavioralcoretestbattery,NCTB)检测机体情感、注意力/反应速度、听记忆、感知-运动速度、视感知/记忆,以及心理运动稳定度等脑功能;采用瑞文标准推理测试(Raven'sstandardprogressivematrices,RSPM)评价机体复杂认知功能。
　　结果:
　　第二章:
　　1、与平原对照组比较,移居高原组官兵的血氧饱和度显著下降(P<0.01),血红蛋白浓度和心率显著增高(P<0.01),血压无显著变化。
　　2、移居高原组官兵的左脑组织氧合指数、右脑组织氧合指数、左右脑平均组织氧合指数均显著低于平原对照组(P<0.01)。相关性分析结果表明,移居高原组官兵的左右脑平均组织氧合指数与血氧饱和度呈显著正相关(P<0.01,r=0.339)。
　　3、移居高原组官兵的匹兹堡睡眠质量指数显著性低于平原对照组(P<0.01)。相关性分析结果表明,移居高原组官兵左右脑平均组织氧合指数与匹兹堡睡眠指数呈显著负相关(P<0.01,r=-0.311)。
　　4、与平原对照组相比,移居高原组官兵血浆中S100B浓度显著升高(P<0.01),而BDNF浓度显著降低(P<0.05)。
　　第三章:
　　1、移居高原组官兵的情感状态特征(POMS)显著差于平原对照组官兵,表现为消极(紧张-焦虑、抑郁-沮丧、愤怒-敌意、疲劳-惰性、慌乱-困惑)的情绪状态分值较平原对照组显著升高(P<0.01),而积极(有力-好动)的情绪状态分值较平原对照组显著降低(P<0.05)。
　　2、在简单反应时测试中,移居高原组官兵的颜色反应时、蓝色反应时和黄色反应时显著低于平原对照组(P<0.05),颜色反应错误次数较平原对照组显著升高(P<0.01),声音反应时在两组间无显著差异。
　　3、数字译码测试和本顿视觉保留测试中,与平原对照组官兵相比,移居高原组官兵的得分显著降低(P<0.01);但数字跨度测试结果中,移居高原组官兵的得分与平原对照组官兵相比无显著差异。
　　4、目标追踪测试中,与平原对照组相比,移居高原组官兵的总打点数和正确打点数显著下降(P<0.01),错误打点数无显著变化。
　　5、相关分析结果表明,移居高原组官兵POMS的有力-好动值与左、右脑组织平均氧合指数呈显著负相关(P<0.01,r=-0.311)。
　　6、相关分析结果表明,移居高原组官兵POMS的紧张-焦虑、抑郁-沮丧、愤怒-敌意、疲劳-惰性、困惑-迷茫各值均与匹兹堡睡眠质量指数呈显著正相关(P<0.01,r值分别为0.352、0.291、0.280、0.386、0.300),有力-好动值与匹兹堡睡眠质量指数呈显著负相关(P<0.01,r=-0.210)
　　第四章:
　　1、瑞文标准推理测验结果分析发现,移居高原组官兵的RSPM总分及其C和E各单元分值均与平原对照组官兵相比均显著降低(P<0.05),而A、B和D各单元分值则无显著差异。
　　2、相关分析结果表明,移居高原组官兵的RSPM总分与匹兹堡睡眠指数及脑组织氧合指数均无显著相关性。
　　3、相关分析结果表明,移居高原组官兵的RSPM总分与血浆中S100B浓度呈显著负相关(P<0.05,r=-0.300)。
　　结论:
　　1、长期移居高原后,官兵的基础生理状态发生显著变化,主要表现为血氧饱和度显著下降,血红蛋白浓度和心率显著增高,而血压无明显变化。
　　2、长期移居高原后,官兵的脑组织氧合指数显著下降,随着脑组织氧合指数下降,机体睡眠质量显著降低,提示机体脑供氧量与睡眠质量密切相关,脑供氧量减少可能是高原睡眠质量降低的重要机制。
　　3、长期移居高原官兵血浆中S100B浓度显著增高,提示高原缺氧环境下脑组织存在一定程度的损伤,而移居高原官兵血浆中BDNF浓度显著降低,可能是高原缺氧导致神经元损伤与功能降低的机制之一。
　　4、长期移居高原官兵的负面情绪显著升高,而积极情绪显著降低。其脑组织氧合指数与积极情绪值呈负相关,是神经行为功能降低的危险因素;匹兹堡睡眠质量指数与负面情绪值呈显著正相关,与积极情绪值呈显著负相关,提示机体睡眠质量降低是导致负面情绪升高和积极情绪降低的一个重要因素。
　　5、长期移居高原后,官兵的视觉注意力(尤其是蓝色和黄色)降低和反应时间延长,视觉辨别能力下降,短时视觉记忆能力受损,但与脑组织氧合指数及睡眠质量均无显著相关性。
　　6、长期移居高原后,官兵的复杂认知功能显著受到抑制,其RSPM总分与S100B浓度呈显著负相关,提示长期缺氧导致机体复杂认知功能抑制的机制可能与缺氧引起的脑组织损伤有关。
　　综上所述,本文对久居高原官兵的脑功能变化特点进行了多个层面的观察研究,并对其影响因素进行了深入的分析,揭示了久居高原青年官兵脑功能的变化特征及其相关因素,为今后深入研究长期高原低氧脑功能损伤的机制,寻找有效的防护措施提供了线索和科学依据。

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缩略语表

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第一章 前言

1.1 选题缘由

1.2 研究背景

1.3 研究意义

1.4 研究内容

1.5 研究方法

第二章 久居高原青年官兵的基础生理指标变化特征

2.1 材料与方法

2.2 结果

2.3 小结

2.4 讨论

第三章 久居高原青年官兵神经行为功能变化特征及相关因素分析

3.1 材料与方法

3.2 结果

3.3 小结

3.4 讨论

第四章 久居高原青年官兵复杂认知功能变化特征及其相关因素分析

4.1 材料与方法

4.2 结果

4.3 小结

4.4 讨论

全文总结

参考文献

文献综述

参考文献

硕士研究生期间撰写的论著和其他成果

致谢