Das Gehirn ist das wichtigste Organ im Körper, da es alle Körperfunktionen steuert. Während eine Person ohne ihr Gehirn technisch „lebendig“ sein kann, kann sie das Leben ohne es nicht erleben. Sauerstoff ist für das Gehirn sehr wichtig, um Glukose (Zucker) als Brennstoff zu nutzen. Ein Mangel an ausreichender Sauerstoffversorgung beeinträchtigt die ordnungsgemäße Funktion des Gehirns. Dies führt zu allen möglichen neurologischen Anzeichen und Symptomen, und wenn der Sauerstoff für einige Minuten oder länger fehlt, zum Tod.
Eine Person, deren Gehirn Sauerstoff entzogen wird, ändert sein Verhalten oder ihr Verhalten. Dies liegt daran, dass das Gehirn Verhalten, Denken und andere Persönlichkeitsfunktionen steuert. Verhaltensänderungen treten bei Personen auf, die mit Kohlenmonoxid oder einer Chemikalie, die den Sauerstoffverbrauch des Gehirns beeinträchtigt, berauscht sind. Zu diesen Veränderungen gehören, dass man lethargisch handelt, das Interesse verliert und nicht richtig auf einen Stimulus reagiert.
Selbst ein bisschen Zeit ohne Sauerstoff wird das Gehirn abschalten und zu Bewusstseinsverlust führen. Die genaue Zeitspanne variiert von Person zu Person, aber jeder, dem Sauerstoff entzogen wird, wird irgendwann ohnmächtig. Selbst wenn es keinen Hirntod gibt, kann Sauerstoffmangel für einige Minuten eine Person in ein permanentes Koma oder einen anhaltenden vegetativen Zustand versetzen.
Eine der Funktionen des Gehirns besteht darin, Erinnerungen zu machen und zu speichern. Mit fortschreitender Hypoxie oder Sauerstoffmangel ist das Gehirn nicht mehr in der Lage, Erinnerungen zu erzeugen. Dies ist der Grund, warum Menschen, die ertrinken, mit Kohlenmonoxid betrunken sind oder einen starken Schlag auf den Kopf erhalten, sich möglicherweise nicht an das Ereignis erinnern, wenn sie überleben. Ein weiterer Grund für den Verlust des Gedächtnisses ist der Tod des Gehirngewebes, das über einen längeren Zeitraum (bei den meisten Menschen einige Minuten) keinen Sauerstoff mehr erhält. Mit dem Absterben des Gewebes gehen die darin gespeicherten Erinnerungen dauerhaft verloren, da das Gehirngewebe nicht regeneriert werden kann.

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