腦重僅為體重為2%左右，而腦血流量約占心輸出量之15%，腦耗氧量約為總耗氧量的23%，所以腦對缺氧十分敏感。腦灰質(zhì)比白質(zhì)的耗氧量多5倍，對缺氧的耐受性更差。急性缺氧可引起頭痛、情緒激動、思維力、記憶力、判斷力降低或喪失以及運動不協(xié)調(diào)等。慢性缺氧者則有易疲勞、思睡、注意力不集中及精神抑郁等癥狀。嚴重缺氧可導(dǎo)致煩躁不安、驚厥醫(yī)學(xué)教|育網(wǎng)搜集整理、昏迷甚而死亡。正常人腦靜脈血氧分壓約為4.53kPa（34mmHg），當降至3.73kPa（28mmHg）以下可出現(xiàn)神經(jīng)錯亂等；降至2.53kPa（19mmHg）以下時可出現(xiàn)意識喪失；低達1.6kPa（12mmHg）時將危及生命。缺氧引起腦組織的形態(tài)學(xué)變化主要是腦細胞變性、壞死、腦細胞腫脹及腦水腫。

缺氧引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)機能障礙的機制較復(fù)雜。神經(jīng)細胞膜電位的降低、神經(jīng)介質(zhì)的合成減少、ATP的生成不足、酸中毒、細胞內(nèi)游離Ca2+增多、溶酶體酶的釋放以及細胞水腫等，均可導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)的功能障礙，甚而神經(jīng)細胞結(jié)構(gòu)的破壞、當PaO2低于6.67kPa（50mmHg）時，可使腦血管擴張。缺氧與酸中毒還使腦微血管通透性增高，從而導(dǎo)致腦水腫（圖3－5）。腦血管擴張、腦細胞及腦間質(zhì)水腫可使顱內(nèi)壓升高，由此引起頭痛、嘔吐等癥狀。