高山在呼唤运动爱好者
不仅仅是冬季运动爱好者对高山着迷，运动生理学家也将此作为重点研究课题。在人类首次成功登上世界最高峰之前，人们已经进行了大量的研究，以确定人类在生理上是否真的能够抵达这些高峰。
如果说攀登本身还不够具有挑战性，那么高海拔地区还存在许多对人体构成考验的因素。海拔每升高150米，温度就会下降约1摄氏度；珠穆朗玛峰峰顶测得的历史最高温仅为舒适的零下16摄氏度。经常肆虐的风使得风速超过160公里/小时成为常见现象。再加上臭氧浓度、增强的太阳辐射以及与文明社会的隔绝，高海拔地区无疑是运动生理学家研究的一个有趣领域。
然而，高海拔环境之所以如此严苛，最关键的原因是氧气稀薄（缺氧）。
你能适应在稀薄空气中训练吗？
与大众认知相反，在极端高度，空气的成分完全相同，大约是21%的氧气、79%的氮气和极少量的二氧化碳。导致高海拔地区氧气可用性降低的原因是气压。与力量训练类似，重力起到了重要作用。当你从海平面向高处移动时，空气变得稀薄的两个原因之一，是重力将空气尽可能地维持在靠近地球表面的地方。除了气压随海拔升高而降低外，随着高度增加，空气分子数量减少，这是导致空气密度降低的第二个原因。
高海拔地区氧气可用性的降低，自然导致可交换到血液中的氧气减少，从而限制了大脑、肌肉和其他所有重要器官的氧气供应。人体可以根据所处海拔的高度和停留时间的长短，进行适应和调节。令人着迷的是，人体能够急剧适应变化环境的最高海拔，恰好与地球的最高峰持平，即8000至9000米之间。然而，这种适应并非身体可以长期维持的，身体能够根据改变后的需求进行结构性调整的能力上限约为5500米。超过5500米的海拔被视为极端高度。
本篇博客将不关注极端高度，而是重点探讨在缺氧环境下长期停留所导致的肌肉层面的结构性变化。
氧合血红蛋白解离曲线
在讨论海拔高度对肌肉氧合的影响时，我们需要理解的第一件事就是氧合血红蛋白解离曲线。
当你吸入氧分子进入肺部后，它们会试图与血管系统中的血红蛋白结合。一个血红蛋白可以携带四个氧分子，但第一个分子的结合非常困难。与氧气的结合会改变血红蛋白的构象结构，使其更容易与第二个、第三个和第四个氧分子结合。当血液中氧的分压（PO2，单位为毫米汞柱）升高时，更多的氧分子会与血红蛋白结合，从而提高血红蛋白的氧饱和度。这种缓慢的起始和随后氧分子与血红蛋白结合的激增，在达到最大结合量时会趋于平缓。进一步增加压力，只会导致血红蛋白饱和水平的微小增加。
这种氧气携带和释放的过程通过氧合血红蛋白解离曲线来可视化。X轴代表血液中氧的分压（PO2，单位为毫米汞柱），Y轴代表血红蛋白的氧饱和度。请注意，这与我们使用Train.Red传感器测量的组织饱和度不同；我们测量的是肌肉组织，而这里讨论的是血液中的氧饱和度。
我们知道氧气与血红蛋白的第一次结合很困难，随着压力的升高，更多的分子开始相互结合，结合数量增加，曲线在顶部趋于平缓。当我们想要研究海拔的影响时，这种S型关系具有极大的参考价值。
随着海拔升高，我们看到了它对氧分压和血红蛋白饱和度的影响。曲线在1500米以下相对平坦，血红蛋白饱和度仅在约3000米处开始急剧下降。
我们的身体如何应对这种情况？
为了应对氧气可用性的降低，你的心率和呼吸频率会升高。随着在高海拔停留时间的延长，这种最初的反应会逐渐减弱。你肺部和血管系统之间的氧扩散会得到改善，在大约一年后，换气过度现象将完全消失。然而，这种肺功能的改善并不是专业运动员参加高海拔训练营的主要原因，其主要原因在于身体红细胞产量的增加。红细胞含有大量的血红蛋白，这自然有利于氧气的运输和释放。红细胞压积浓度和血红蛋白浓度的增加有一个缺点，即血液粘度增加。这可能导致回心血量减少。
你的肾脏在中和高强度锻炼过程中产生的酸性物质方面起着重要作用；在高海拔地区，如果你的肾脏没有适应环境，乳酸的堆积会更快。
由于海拔的影响，肌肉层面主要有四种结构性变化：
- 毛细血管化程度增加
- 肌红蛋白浓度增加
- 线粒体数量增加
- 线粒体酶数量增加。
通过我们的NIRS传感器，我们可以直接测量肌肉中的氧合血红蛋白浓度；这四种结构性变化会对你的NIRS信号和读数产生直接影响。
虽然有许多出版物研究急性缺氧期间的肌肉氧合情况，但在结构性变化领域的研究尚显不足。然而，我们可以推断出一些结论：毛细血管化程度的增加将直接影响肌肉组织中氧气的绝对含量。随着毛细血管密度的增加，更多的血液将被输送到你的肌肉，从而获得更多的氧气。从技术角度来看，我们的传感器传输到你体内的光线，将有更多被氧合血红蛋白和去氧血红蛋白分别吸收。相对浓度变化不会受到这种绝对变化的影响，但由于可用性增加，你的信号幅度可能会略大一些。这些变化在你测量总血红蛋白和血红蛋白差值时最为显著。在适应高海拔环境后，氧合血红蛋白相对于总血红蛋白的比例会略高，因此肌肉组织中的氧饱和度可能会增加。
肌红蛋白浓度、线粒体数量和线粒体酶数量的增加，将对肌肉细胞的氧交换产生影响。这种变化会体现在你的读数中，表现为活动期间去氧和再氧化的速率。
在下一篇博客中，我们将回顾关于急性缺氧对肌肉氧合影响的研究。我们将对海平面与高海拔地区的最大运动测试进行比较，并对比完全适应环境的人群（如夏尔巴人）与业余登山者之间的差异。
