高海拔如何影響我們的心理功能？

1953年5月29日，紐西蘭人艾德蒙·希拉里（Edmund Hillary）和尼泊爾的夏爾巴人丹增·諾蓋（Tenzing Norgay）站在珠峰之巔，人類第一次踏上了地球的最高峰。

1978年5月8日，義大利登山家萊霍爾德·梅斯納爾（Reinhold Messner）和彼得·哈伯勒（Peter Habeler）向全世界展示，即使完全不依賴額外供氧，人類也可以登頂珠峰。從此，無氧攀登成為了高水平攀登的象徵。

艾德蒙·希拉里（左）和丹增·諾蓋（右）

但是，高原的低氧環境仍然是高海拔攀登的主要困難，每一位計劃完成自己雪山夢的人，在出發之前都必須學習高原反應的相關知識。而這些知識主要關注那些直接影響攀登安全的反應，例如高山頭痛、腦水腫和肺水腫等。

高山頭痛幾乎是最早出現的高原反應，因為人腦極易受到低壓缺氧的影響。登山者在討論如何適應高山頭痛的時候，往往忽略一些不明顯重非常重要的後果：高海拔的低氧環境，是否會對大腦造成傷害？這種傷害會不會是永久性的？

在西方國家，一些對登山感興趣的研究者或者對研究感興趣的登山者曾經關注過高海拔對攀登者心理方面的影響，並且發表了一些非常有影響力的學術文章來探討這些問題。其中比較重要的研究包括1981年，美國珠峰探險醫學研究小組（The American Medical Research Everest Expedition, AMREE-1981）進行的一系列研究。比較持續關注這個問題的登山者則有像湯姆·霍恩賓（Tom Hornbein）這樣優秀的攀登者和學者（他曾是華盛頓大學麻醉系的教授和主任，2009年時紐約時報曾經專門報道過他）。正是少數的研究者和少量的研究，使得我們能夠認識到高海拔如何影響我們的心理。

1.高海拔攀登對運動控制的影響

使用慢速的運動以適應高原反應，是每個前往高海拔地區的人必然會聽到的建議之一。實際上，高海拔本身就會讓我們運動遲鈍而不準確，而其帶來的影響甚至會持續到攀登結束一段時間。

1981年，美國珠峰探險醫學研究小組在16名珠峰攀登者回到低海拔之後立即對他們的神經系統和心理功能進行一系列的測試。其中非常重要的一項是精細運動的能力--手指運動頻率（指頻）測試，這個測試的主要目的就是觀察最靈活的手指能夠運動得有多快多准。在這項發表於《科學》（Science）雜誌的研究中，韋斯特（John B.  West）1984年報告，15名攀登者的指頻下降[1]。更重要的是，一年後對他們的食指指頻進行測試，發現其中13名攀登者的表現並未恢復^[1]。這項研究似乎說明，高海拔攀登對於運動功能損傷可能是永久性的。但是，這項研究並未考慮兩次測試之間的一年中，這些登山者是否又攀登過其他高海拔山峰，因此存在著一些混淆。

海拔變化對神經系統帶來的後果

其他研究者也報告了高海拔攀登之後造成運動能力下降的現象，但比例要少得多。例如，瑞士蘇黎世大學的研究者勒加爾（M. Regard）對8位世界級登山家進行了進行指頻測試的結果是，5000米以上海拔攀登後7個月，8名登山家中有2人仍然在運動上表現了明顯下降^[2]。

除了單純地手指運動減慢之外，進行選擇反應的速度也有所下降。2008年，英國愛丁堡大學的研究者戴克爾特（Dominika Dykiert）對10名參加了愛丁堡高海拔研究探險活動的學生進行了選擇反應測試，讓他們從多個選項中選擇一個並且立刻進行反應。發現在高於4000米時，選擇反應的速度會明顯變慢。更有意思的，反應速度與他們在高原反應量表（Lake Louise scale）上的得分呈負相關^[3]。

2.高海拔攀登對學習和記憶的損害

如果說大腦是人體中最容易受到低壓缺氧影響的器官，那麼海馬結構則是人腦最易受到缺氧影響的腦結構之一。海馬結構在人類的記憶功能中起著關鍵作用，已有不少研究發現，在高原缺氧的情況之下，人的學習和記憶能力會下降。

在實驗室中使用低壓氧倉的研究表明，大鼠在缺氧情況下記憶的提取會受到損害。但華盛頓大學的尼爾森（Thomas O. Nelson）1982年對攀登麥金利峰（Mackinley, 北美最高峰，6193米）的20位攀登者進行了系列測試，發現在3800米時，空間記憶沒什麼問題，但是在5000米時，記憶能力就明顯下降。

1990年，尼爾森對12名珠峰攀登者進行了測試^[4]，發現在海拔6000米，回憶一些已經記住的東西完全沒有問題，但是卻難以學習新的信息。90年代的其他研究表明，學習能力在高海拔缺氧的情況下，確實會發生損害。

但是這種記憶和學習能力的下降是否是永久性的？目前只有霍恩賓於 1989年報告過一例追蹤研究。他們測試了登山者和低壓氧倉中進行模擬的小組成員，發現兩組人在視覺記憶方面均有損傷。但是一年之後，這些損傷均不再出現。所以目前的研究結果還是比較樂觀，未發現高海拔對學習與記憶能力造成永久性的傷害。

3.認知靈活性和語言功能損害

認知靈活性指的是我們是否能夠非常快速從一個任務轉換到另外一個任務，這種能力體現對自己思維與注意進行控制的能力。例如，在實驗室中，心理學家用紅色的筆寫出一個「綠」字，然後讓你又快又准地說出這個字字體的顏色（即紅色）。在這種情況下，我們需要抑制自己對字義的理解，只關注顏色。

最近巴西的研究者[5]採用低壓氧倉的模擬環境，發現了在低壓缺氧的情況之下，我們的認知靈活性會下降。在勒加爾[2]對8世界級攀登者的研究中，也發現他們的集中注意的能力、在任務間進行靈活轉換的能力受到明顯的損傷。要注意的是，在勒加爾進行測試時，8名登山家已經從回到低海拔7個月了。

不僅如此，勒加爾的研究還發現，攀登者的語言能力也有所下降，給定他們某個特定的類別，他們產生辭彙的能力不如控制組。這個研究在霍恩賓等於1989年發表於《新英格蘭醫學雜誌》的研究中，也得到了確認。

4.高海拔攀登對情緒的影響

高海拔引起的生理反應，必然伴隨著情緒上的變化。作者本人攀登至4500米以上並出現高原反應之後，脾氣明顯變得更加暴躁。這種個人的體驗得到了巴西研究者的證實^[5]。他們使用低壓氧倉模擬了海拔4500米的氣壓狀況，對10名志願者在這種氣壓狀況下的睡眠、情緒和認知表現進行了測試。在情緒方面測試的結果是，志願者的情緒方面也會發生巨大的變化，他們的負性情緒明顯增加，緊張、抑鬱、憤怒等情緒與在非低壓狀況下明顯提升。

除了心情的變化外，登山者甚至有可能新發展出焦慮症。據哈佛大學醫學院的研究者報告，喜馬拉雅救援協會在尼泊爾攀來切（Pheriche）（4240米）診所中，有6例新發的焦慮症患者，這些患者先前沒心理疾病的歷史^[6]。

5.大腦結構的長期損傷

隨著核磁共振成像技術的成熟，研究者們可以觀察人腦內部的結構，他們利用這項技術探索了高海拔攀登對攀登者大腦結構或者功能的直接影響。雖然已經有幾個研究小組進行了這方面的工作，但是目前來看，還沒有一致的結論。

在比較早期的一項研究中，比利時巴賽爾大學的研究們發現， 8名到達6000米左右的登山者在登山前後的大腦結構沒有明顯的變化^[7]。

但是2005年，西班牙的研究者法耶德（Fayed）對35名攀登者的大腦進行掃描，其中包括12名職業的登山運動員，23名業餘愛好者。其中12名職業登山運動員和1名業餘愛好者均攀登上了珠峰。當他們返回低海拔之後，檢驗的結果表明，13名攀登珠峰的人里，只有1人有正常的MRI圖：業餘愛好者的額葉－皮下結構受損，其他的11人則表現出的皮層的萎縮、血管周圍間隙變大。作者們認為，高海拔攀登對大腦確實會帶來損傷，而且業餘愛好者的傷害更大。

廈門大學林建忠等^[8]人對廈門大學2009年登山隊15名隊員進行了腦成像的檢驗，15名隊員均到達珠峰海拔6206米處並停留5小時。對攀登前後的大腦結構成像比較結果顯示，整體而言，登山前後並未顯示出明顯的差異，但是登山後腦灰質和白質體積均有所減少，灰質減少2.7%±1.45%，白質減少1.43%±1.36%。減少的部分包括左側額葉、胼胝體壓部、雙側顳極、雙側枕葉距狀溝周圍以及雙側小腦，這些腦區可能與高級的認知功能、視覺和運動有關。

關於高海拔對大腦結構的影響，也受到成像技術和數據分析方面的影響，因此目前還沒有確定的結論。此外，這些研究均未進行追蹤研究，難以判斷高海拔攀登對大腦結構是否會長期存在。

結束語

目前少量的研究，已經發現高海拔對人類心理能力會產生一些損害，而且對於非專業攀登者的影響可能會更大。但是不同的研究結果之間比較缺乏一致性。也有研究者未發現高海拔攀登對人類心理能力的影響。例如瑞士伯爾尼大學的研究者梅茨（Tobias M Merz）^[9]對32名攀登慕士塔格峰的業餘登山者進行了神經心理的測試，分別得到了440米、4497米、5533米和6265米上結果，對不同海拔下的測試結果比較後，未發現登山者的心理能力有所損傷。但這個研究也存在弱點：同樣的測試進行了4次，登山者極有可能非常熟悉這些任務，因此無法探測出高海拔對他們心理功能的影響。

作為一項挑戰人類極限的運動，登山面臨的風險遠高於普通的運動。其最大的風險，就是人類脆弱的生命被大自然吞沒。相比而言，高海拔對人類的心理能力造成一些消極後果顯得不算嚴重。但是這並不能成為忽略這方面知識的理由，因為在登山的過程中，最重要是登山者的智慧和決策，而這些在高海拔條件下是容易受到影響的。正如登山者通常是在充分了解了山峰情況以及其可能的風險之後再進行攀登一樣，充分了解高海拔攀登對大腦可能帶來的後果之後，再選擇是否去從事這項運動才是理性的。

【參考資料】

[1]West, JB. Human physiology at extreme altitudes on mount everest. Science 1984; 223: 784+.

[2]Regard, M, Oelz, O, Brugger, P et al. Persistent cognitive impairment in climbers after repeated exposure to extreme altitude. Neurology 1989; 39(2): 210.

[3]Dykiert, D, Hall, D, van Gemeren, N et al. The effects of high altitude on choice reaction time mean and intra-individual variability: Results of the edinburgh altitude research expedition of 2008. Neuropsychology 2010; 24(3): 391-401.

[4]Nelson, TO, Dunlosky, J, White, DM et al. Cognition and metacognition at extreme altitudes on mount everest. Journal of Experimental Psychology: General 1990; 119(4): 367-374.

[5]de Aquino Lemos, V, Antunes, HKM, dos Santos, RVT et al. High altitude exposure impairs sleep patterns, mood, and cognitive functions. Psychophysiology 2012; 49(9): 1298-1306.

[6]Fagenholz, PJ, Murray, AF, Gutman, JA et al. New-onset anxiety disorders at high altitude. Wilderness & Environmental Medicine 2007; 18(4): 312-316.

[7]Anooshiravani, M, Dumont, L, Mardirosoff, C et al. Brain magnetic resonance imaging (mri) and neurological changes after a single high altitude climb. Medicine and science in sports and exercise 1999; 31(7): 969-972.

[8]林建忠, 楊天和, 鄭慈娜 et al. 探索高原登山的腦結構改變. 中國醫學影像技術2013; (10): 1589-1592.

[9]Merz, T, Bosch, M, Barthelmes, D et al. Cognitive performance in high-altitude climbers: A comparative study of saccadic eye movements and neuropsychological tests. European Journal of Applied Physiology 2013; 113(8): 2025-2037.

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