Khi nguồn máu cung cấp oxy cho bộ não giảm đi hoặc bị ngưng hoàn toàn, tổn thương có thể xuất hiện nhanh chóng, dẫn tới chết não.
Não người là một cơ quan cực kỳ phức tạp và mong manh, phụ thuộc vào nguồn cung cấp oxy thường xuyên từ máu. Không có oxy, tế bào não, bao gồm neuron truyền tín hiệu để suy nghĩ và cảm nhận, bắt đầu chết. Theo tiến sĩ Danny Gonzalez, nhà nghiên cứu não mạch kiêm trợ lý giáo sư ở Viện thần kinh học Barrow tại Phoenix, Arizona, không có đáp án rõ ràng về thời gian não người có thể tồn tại trong tình trạng thiếu oxy.
Nguồn cung cấp oxy cho não bị dừng đột ngột trong trường hợp ngưng tim. (Ảnh: Farrer Park Hospital).
Não người đòi hỏi nhiều năng lượng hơn bất kỳ cơ quan nội tạng nào khác trong cơ thể. Dù chỉ chiếm 2% trọng lượng cơ thể ở người trưởng thành bình thường, bộ não sử dụng khoảng 20% lượng máu chứa oxy bơm từ tim, theo nghiên cứu năm 2021 trên tạp chí Intensive Care Medicine. Bộ não cần nguồn cung cấp oxy cực lớn này để duy trì sự cân bằng chất điện giải, khoáng chất mang điện tích đóng vai trò chủ chốt trong việc truyền xung điện ở hệ thần kinh. Sự mất cân bằng điện giải làm gián đoạn khả năng truyền tín hiệu của neuron, bởi tế bào dựa vào dòng natri và kali truyền qua lớp màng, được điều khiển bởi các "máy bơm" dễ gặp trục trặc nếu không có đủ oxy. Điều này dẫn tới tích tụ nhanh natri và nước, khiến neuron phình ra.
Thời gian chính xác để bộ não chịu tổn thương không thể phục hồi hoặc chết hoàn toàn do thiếu oxy phụ thuộc một số yếu tố, bao gồm mức độ và thời gian mất nguồn cung cấp oxy. Đó là vì gián đoạn đối với nguồn cung cấp oxy cho bộ não có thể mang tính cục bộ như đột quỵ hoặc thương tích ở đầu, hay toàn bộ như ngưng tim, trong đó tim ngừng hoạt động đột ngột.
Đột quỵ không khiến tế bào não chết ngay lập tức nhưng càng thiếu oxy lâu, tổn thương ở não càng nghiêm trọng, theo StatPearls. Trong vòng 5 phút, lượng oxy thấp có thể gây hôn mê, co giật và chết neuron, theo Viện hội chứng thần kinh và đột quỵ quốc gia (NINDS). Tuy nhiên, bệnh nhân vẫn có thể phục hồi chức năng não sau cơn đột quỵ nếu được điều trị kịp thời.
"Thiếu oxy hoàn toàn sẽ khiến tế bào não chết trong vòng vài phút", theo Gonzalez. Trong trường hợp ngưng tim, hoạt động điện tự phát ở bề mặt bộ não biến mất trong vòng 10 - 30 giây sau khi mất nguồn máu. Tổn thương vĩnh viễn ở não có thể xuất hiện trong vòng 4 phút từ khi nguồn máu bị ngừng. Lượng lớn tế bào chết làm tăng nguy cơ chết não, sự mất chức năng hoàn toàn không thể phục hồi của não bộ.
Dù tổn thương não do thiếu oxy thường xảy ra trong vòng vài phút, tốc độ chính xác mà tổn thương xuất hiện có thể khác biệt ở từng người, phụ thuộc vào mỗi cá nhân và yếu tố rủi ro như huyết áp, cholesterol, và hút thuốc. Sức khỏe tim mạch kém có thể dẫn tới tích tụ xơ vữa, làm cứng và hẹp mạch máu, hạn chế nguồn máu tới các mô và cơ quan nội tạng, bao gồm bộ não.