Veränderungen peripherer IR-Thermografie und Energieverbrauch bei Abkühlung bei Männern und Frauen nach anhaltend intensiver Aktivität in der Antarktis

Warum das Leben in extremer Kälte uns alle angeht

Stellen Sie sich vor, Sie würden fast 1.000 Kilometer durch die Antarktis ski fahren, mehr als sechs Wochen lang, bei Temperaturen, die weit unter den Gefrierpunkt fallen können — und dann nach Hause kommen, damit Wissenschaftler untersuchen können, wie Ihr Körper mit Kälte zurechtkommt. Diese Studie begleitete neun Männer und Frauen von der INSPIRE-22 Südpol-Expedition, um eine auf den ersten Blick einfache, aber weitreichende Frage zu stellen: Wenn wir auskühlen, verbrennt unser Körper immer mehr Energie, um sich warm zu halten, oder sind manche Menschen so veranlagt, dass sie stattdessen Energie sparen?

Wie unser Körper normalerweise gegen Kälte ankämpft

Menschen halten eine annähernd konstante Körpertemperatur durch eine Kombination aus Verhalten (eine Jacke anziehen) und automatischen Reaktionen (Änderungen von Blutfluss und Wärmeerzeugung). Bei milden Kälteeinwirkungen können wir unsere Wärmeproduktion ohne Zittern erhöhen, teilweise durch Aktivierung von braunem Fettgewebe — spezialisiertem Gewebe, das Kalorien verbrennt, um Wärme zu erzeugen. Bei intensiverer oder längerer Kälte beginnt der Körper zu zittern und nutzt Muskelaktivität als Notheizung. Klassischerweise geht man davon aus, dass Kälte den Energieverbrauch nach oben treibt. Frühere Experimente mit kurzen, täglichen Kälteeinwirkungen zeigten jedoch etwas Rätselhaftes: Bei einigen Personen sank der Gesamtenergieverbrauch tatsächlich.

Ein Polar-Marsch wurde zu Hause geprüft

Die INSPIRE-22-Expedition bot eine seltene Gelegenheit, zu untersuchen, was nach wirklich anhaltender Kälteeinwirkung in der realen Welt passiert. Neun gesunde Erwachsene (sechs Männer und drei Frauen), die 47 Tage lang schwere Schlitten in der Antarktis gezogen hatten, wurden in einem speziellen Ganzkörper-Kalorimeter getestet — einem luftdichten Raum, der präzise messen kann, wie viele Kalorien eine Person verbrennt. Jeder Teilnehmer wurde sowohl vor der Abreise in die Antarktis als auch etwa zwei Wochen nach der Rückkehr untersucht. Am zweiten Morgen im Kalorimeter wurde die Lufttemperatur über zwei Stunden schrittweise von etwa 22 °C auf 16 °C gesenkt, während die Probanden ruhig saßen, nicht zitterten und leichte Kleidung trugen. Am Ende dieser Abkühlungsphase und erneut nach einer Stunde Wiederaufwärmens nahmen die Forscher infrarote Wärmebilder der Vorder- und Rückseite jeder Hand auf, um zu sehen, wie warm die Haut blieb.

Finger, Hände und Energieverbrauch beobachten

Anhand der Kalorimeterdaten nutzte das Team Ausgleichsgeraden, um zu schätzen, wie sich der Energieverbrauch jeder Person über 100 Minuten Abkühlung veränderte. Vor der Expedition zeigten fünf Personen einen Anstieg des Energieverbrauchs bei Abkühlung, zwei zeigten keine klare Veränderung und bei zwei sank der Verbrauch tatsächlich. Nach der Antarktisreise war das Muster überraschend ähnlich: fünf stiegen an, einer zeigte keine Änderung und bei drei nahm der Verbrauch ab. Statistische Tests ergaben keine generelle Verschiebung hin zu mehr oder weniger Wärmeproduktion nach Wochen in der Polarregion. Gleichzeitig wurden die Infrarotbilder sorgfältig analysiert, um Fingerregionen von den übrigen Handbereichen zu unterscheiden. Wie erwartet kühlten die Finger im Allgemeinen stärker als die breiteren Handflächen, und die dominante (rechte) Hand zeigte leicht andere Temperaturverläufe als die linke. Diese Unterschiede hingen jedoch weder davon ab, ob die Messungen vor oder nach der Expedition durchgeführt wurden, noch unterschieden sie sich verlässlich zwischen Männern und Frauen, wobei die Zahl der Frauen klein war.

Die Idee „Gliedmaßen abdrehen, um Energie zu sparen“ prüfen

Die Forscher hatten vorgeschlagen, dass Personen, deren Energieverbrauch in der Kälte sinkt, möglicherweise Treibstoff sparen, indem sie den Blutfluss zu Armen und Händen reduzieren und so den Stoffwechsel in diesen äußeren Geweben senken. Falls das zuträfe, sollten Teilnehmer, die einen Rückgang des Energieverbrauchs zeigten, auch besonders kalte Finger und Hände im Vergleich zur Umgebungsluft haben. Um das zu überprüfen, verglich das Team Teilnehmer für Teilnehmer die Differenz zwischen Hauttemperatur der Hand und Raumtemperatur unter kühlen und warmen Bedingungen und kolorierte jede Person danach, ob ihr Energieverbrauch stieg, fiel oder gleich blieb. Es ergab sich kein konsistentes Muster. Diejenigen, die Energie einsparten, hatten nicht kältere Hände als die anderen, und jene mit steigendem Energieverbrauch hatten nicht deutlich wärmere Hände. Kurz gesagt: Es gab keinen Hinweis darauf, dass verminderter Blutfluss zu den Extremitäten erklärt, warum manche Menschen bei Kälte weniger Kalorien verbrennen.

Was das für das Leben in der Kälte bedeutet

Für das INSPIRE-22-Team veränderten Wochen harter Arbeit in der Antarktis nicht grundlegend, wie ihre Körper auf eine kontrollierte Kältereizung reagierten, sobald sie wieder zu Hause und bequem gekleidet waren. Einige Individuen zeigten zwar einen Rückgang des Energieverbrauchs bei milder Abkühlung, aber dieses Merkmal schien persönlich und nicht Folge einer Polaradaptation zu sein, und es war nicht mit sichtbar kälteren Händen verbunden. Für Nichtwissenschaftler lautet die Quintessenz, dass menschliche Reaktionen auf Kälte viel variabler und subtiler sind als die einfache Vorstellung „Kälte lässt dich immer mehr Kalorien verbrennen.“ Das Verständnis dieser Unterschiede könnte eines Tages helfen, Kleidung, Arbeits- und Ruhepläne oder medizinische Betreuung besser auf Menschen abzustimmen, die in harten Umgebungen arbeiten müssen — von Soldaten und Forschern bis zu Personen, die in Tiefkühlräumen arbeiten.

Zitation: Hattersley, J., Imray, C. & Wilson, A.J. Changes in peripheral IR thermography and energy expenditure on cooling in men and women following sustained strenuous activity in Antarctica. Sci Rep 16, 4931 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35294-y

Schlüsselwörter: Kälteeinwirkung, Energieverbrauch, Infrarot-Thermografie, Antarktis-Expedition, menschliche Thermoregulation