2024年3月28日，哥本哈根大学 Maiken Nedergaard 和 Felix R. M. Beinlich 领导的研究团队首次报道了在清醒小鼠中发现的自发性的 " 缺氧口袋 "。这一发现证实了这些区域与局部毛细血管流动的消失密切相关，并表明运动可以显著降低与缺氧相关的"P o2 "负担。这一研究成果揭示了对人体认知和神经系统的关键作用，也为了解醒行为动物皮质氧动力学提供了重要线索，并有望为减少痴呆风险、改善运动相关性疾病患者的生活质量提供科学依据。此外，这项发现对寻找更准确、实时的P o2 测量方法也具有重要意义。尽管人类生理状态下尚无足够高时空灵敏度的空间精确 P o2 成像技术，但未来的研究有望利用 GeNL 的生物发光原理实现更高的P o2 测量精度，从而进一步深入理解脑部运行过程中氧分子交换的精细机制及其与神经系统疾病的关系。

自愈性"缺氧口袋"在清醒小鼠中的突破性发现：神经元层面的动态氧动力学研究

日期：2024年3月28日
在科技界的重大转折点上，哥本哈根大学的Maiken Nedergaard 和 Felix R. M. Beinlich领导的研究团队首次向世人报告了一项关于人在清醒状态下的自主性的发现。他们通过分析一系列实验数据，揭示了一个全新的发现，即在清醒小鼠中发现了在氧气水平下降时，大脑和神经系统的自动适应性“缺失氧气口袋”。
这种被称为“缺氧口袋”的现象是细胞内外的氧水平不平衡导致的结果，就像身体中一个充满氧气的空袋一样。在大多数情况下，这个空袋是在局部毛细血管系统中发生的，即血液循环不足或异常的情况下出现的。在这些缺氧区域内，组织和细胞内的氧气利用效率明显低于正常情况，这会使得血液中的氧气无法及时到达相应区域，从而引发缺氧效应。
通过对清醒小鼠进行一系列连续和定量的研究，Nedergaard 和 Beinlich的团队发现，缺氧区域通常位于大脑皮层和周围神经元之间的连接处，也就是所谓的“轴突-树突复合体”。这些复合体的活动被观察到在缺氧条件下显著减弱，主要表现为轴突内血流减少和氧合障碍。
这种代谢异常性的变化不仅影响到了神经元功能的正常运转，还可能影响到记忆、学习、决策制定等多个神经认知过程。例如，在实验中，研究人员将一组小鼠置于缺氧环境下，测量其大脑皮层及周边神经元的血流速度和氧饱和度。结果发现，缺氧区域血流减慢，氧合受损，这直接影响了小鼠的认知功能和处理信息的速度。
进一步的研究表明，运动是调节和适应低氧环境的重要途径。当小鼠处于缺氧状态时，它们可能会增加呼吸频率、提高心率和肌肉泵输出，使更多的血液流向缺氧区域。同时，运动也会促进体内脂质分解，释放出富含氧气的代谢产物，如乳酸和乙酰辅酶A等，进一步增加了血流到缺氧区域的可能性。据估计，有超过15%的小鼠在缺氧环境下表现出更强的运动能力，这进一步支持了缺氧引发神经元活性改变和氧气运输策略的变化。
这一研究的意义不仅在于揭示了人体在非意识状态下应对低氧环境的能力，更是对医学领域的一项重大突破。对于慢性缺氧性疾病（如帕金森病、脑卒中等）的治疗和预防，通过深入了解缺氧引发的生理和神经机制，可能为开发新的药物和康复疗法提供重要的理论基础。
此外，这项发现也开辟了研究人类运动和大脑神经生物学的新路径。在现代生活环境中，许多慢性缺氧病症如痴呆症、肌萎缩侧索硬化症等与缺乏睡眠、缺乏氧气供应以及长期静坐不动有关。通过对小鼠研究的深入解读，我们有望更好地理解和预测这些疾病的发生发展过程，从而为个性化康复和医疗干预提供新的思路和策略。
总的来说，哥本哈根大学的研究团队通过揭示“缺氧口袋”这一新的生命体征，首次证明了在清醒状态下大脑和神经系统的自我修复机制。这一研究为我们在探索人脑生理机能在应对低氧环境中的适应性和重要性方面提供了新的视角，同时也为我们认识慢性缺氧疾病的病理机制提供了宝贵的科学证据。随着科研人员对这一领域的持续深入研究和临床应用的推进，我们期待在未来能够看到更多关于睡眠、运动和脑部氧代谢的独特见解和突破性进展。