在生物的演化過程中，生物體能夠越有效的獲得能量之際，將越能有效的取得生存的競爭優勢，人類就是一個很能善用有氧呼吸的動物，因此才能在現在的演化過程中主宰這個世界。而有氧呼吸的代謝作用可以有效的利用氧氣將我們辛苦獲取的食物單位轉化成38個ATP能量；相反的若如同乳酸菌一般地只能用無氧呼吸的代謝作用之時，那只能把同樣的食物單位轉化成2個ATP能量。
我們人類的大腦是一種非常依賴有氧呼吸的重要器官，因此即使身體處在很艱困的環境之下，仍然要保持大腦的氧氣供應。因為大多數人是生活在海拔2000公尺以下的環境之下，而這區域的氧氣濃度大約是21%左右，因此身體大大小小的細胞或器官已經長期適應了這種氧氣濃度，也就是細胞的有氧代謝和能量產出已經達成平衡狀況。如果若我們因為環境突然的變化，使得氧氣的濃度在瞬間中變少或稀薄，那麼身體要嘛就得學學乳酸菌一般將體內的養份轉化為無氧呼吸代謝，一下子從38倍的能量狀態降低到2倍的能量水平，要不然就得想盡辦法多獲得一些氧氣來提升能量效率。
問題就出在當我們很快的處在4000公尺的高度時（如玉山峰頂），由於大氣壓驟減的關係，使的空氣中的氧氣密度也跟著稀薄，從原本的100%可以吸入的氧氣(21%的密度)，變成只有不到60%可吸入的氧氣。這時主宰身體所有運作的首要器官──大腦，當然只得發出各種不同的指令以加強獲得更多的氧。
腦部並不像肺部一樣可以直接裝載氣體而得到氧氣，所以最重要的工作就是想盡辦法讓血液進入大腦之中，而這項工作則主要得由腦部的小動脈及微血管來負責。這些血管唯二的武器卻只有『加速』及『開放』兩項技巧，以對付在高山缺氧的環境下快速發揮應盡責任。
所謂腦部小動脈的『加速』是指小動脈的管徑收縮變小，一旦血管收縮，壓力自然變大，相對的流速也將變快，這將使得血氧的交換變得有效率，理論上也將對急性的高山缺氧問題有一些幫助。可惜的是這樣的身體代償反應動作，除了會造成高山頭痛症以外，還得額外的加速心跳以滿足血流灌輸。對一些原本就有心血管問題的人，包括心衰竭、肺梗塞等等則將更惡化病情。
另外所謂腦部血管的『開放』則是指腦部微血管的通透性變大，一旦血管內皮壁細胞之間的間隙變大，從血液中進入神經細胞的交換速度也將變快，原則上原本是想對急性高山缺氧的初期有所幫助。只可惜這種代償反應在加上前一段的所提的血流加速及血壓增大的情況下，使得微血管內的水份過量的滲漏進入腦細胞之中，於是形成所謂的高山腦水腫症或高山症腦水腫。這將造成腦神經的破壞、頭痛、昏迷、失智、失溫甚至死亡等嚴重問題。