研究：优秀自由潜水者的脑氧水平在深潜时比海豹还低

这项新发现于2021年6月28日发表在《Philosophical Transactions of the Royal Society B》上，它帮助科学家了解海洋哺乳动物的生理机能并可能帮助找到治疗人类心脏病的新方法以及提高自由潜水者的安全性。

它可以提供关于自由潜水者如何调节自己以忍受极低氧和脑氧输送的信息从而帮助了解如何进行外科手术前处理。科研人员有可能开发出这些外科手术程序以提高心脏手术期间对大脑和心脏的保护以及在诸如心脏病发作等事件后的后处理治疗干预。

来自瑞典中部大学的Erika Schagatay教授从事自由潜水研究已有30年，他说道：“在此之前，了解在这种深度潜水中对这些杰出潜水员的大脑和心血管系统的影响以及这些人的身体推力有多大是不可能的，因为所有的研究都是在实验室模拟潜水中完成的。潜水员可能会达到缺氧（低氧）休克的程度，然后需要救援。研究的主要目的之一是警告潜水员和安全人员即将发生休克。”

来自瑞典中部大学、圣安德鲁斯大学、卡内基梅隆大学和东京大学的研究团队使用了一种类似于智能手表的设备--通过跟皮肤接触的发光二极管来测量心率、血容量和大脑中的含氧量，他们发明了一套可供世界上最好自由潜水者佩戴潜水的系统。

这种可穿戴人体生物医学技术可以在107米以上的深度测量这些优秀运动员的生理机能。

在世界上最极限的运动之一中，优秀的自由潜水者在人类耐力方面取得了一些最非凡的成就。自由潜水者的潜水时间超过四分钟，一次屏住呼吸的深度超过100米，这突破了人体所能承受的极限。

圣安德鲁斯大学海洋哺乳动物研究小组(SMRU)的首席研究员Chris McKnight博士说道：“潜水员在潜水期间表现出了异常的生理反应。我们测量到的心率可低至每分钟11次和血氧水平--通常含氧量为98%--降至25%，这些都远远超出我们预计的点--在50%人会失去知觉。”

一种由荷兰合作者Artinis Medical Systems开发、圣安德鲁斯大学的研究人员改进的现有、非侵入性人体生物医学技术设备通过使用近红外光谱(NIRS)来承受在开放海洋深海潜水的极端压力。

来自圣安德鲁斯大学SMRU仪器公司、该项目的首席工程师Steve Balfour说道：“能参与这样一个令人兴奋和具有挑战性的工程项目真是太棒了。当看到最终产品下降到这样的深度并返回独特的数据，这一切让不眠之夜都变得值得。”

McKnight补充称：“除了自由潜水者表现出的异常生理反应和他们能忍受的极端情况之外，他们可能是一个非常有用的生理群体。他们的生理反应是如此独特、他们所暴露的条件不容易复制，所以他们提供了一种独特的方式来了解身体是如何应对低血氧、低脑氧合和严重的心血管抑制的。我们的仪器现在可以让我们研究当这些不可思议的运动员发挥出最大水平时的独特生理反应。”

卡耐基梅隆大学生物光子学实验室的负责人Jana Kainerstorfer教授表示：“NIRS是一个强大的工具，其广泛用于测量健康受试者和临床人群的大脑功能。近红外光谱小型化设备的最新进展使人们能在更自然的环境中测量大脑功能。NIRS应用于潜水生理学研究尤其令人兴奋，它将帮助我们了解在如此极端的环境条件下大脑功能如何得以保持。”