中樞神經系統對缺氧十分敏感,但依缺氧的急緩或缺氧的程度而表現不同。急性缺氧對中樞神經系統影響最大,如吸入純氮迅速沖洗功能殘氣中氧氣造成組織無氧20秒后,即可出現昏迷和全身的抽搐,輕度缺氧可僅表現為注意力的不集中、智力的減退、定向障礙。
但隨缺氧的加重對中樞神系統影響即變為明顯,如果氧分壓小于50mmHg,表現為煩躁不安、神志恍惚。如果氧分壓小于30mmHg,表現為神志的損傷、昏迷。
如果氧分壓小于20mmHg,即可產生不可逆性腦細胞損害,但各部分腦組織對缺氧的敏感性并不一致,其中皮質神經元最為敏感。