南極での持続的な激しい活動後における末梢赤外線サーモグラフィーの変化と冷却時のエネルギー消費の男女差

極寒での生活が私たち全員にとって重要な理由

想像してみてください。気温が氷点下を大きく下回る環境で、6週間以上かけてほぼ1,000キロをスキーで横断する——そして帰国して、科学者があなたの体が寒さにどう対処するかを観察できるようにする。今回の研究はINSPIRE-22南極遠征の9人の男女を追跡し、一見単純だが幅広い意味を持つ疑問を問いました：私たちが冷えたとき、体は常に暖かさを保つためにより多くのエネルギーを消費するのか。それとも、省エネルギー型に配線された人がいるのか？

体が通常どのように寒さと闘うか

人間は行動（上着を着る）と自動的な反応（血流や発熱の変化）の組み合わせによって、ほぼ一定の体内温度を維持しています。軽度の寒さでは、震えずに熱産生を高めることが可能で、その一因として褐色脂肪組織の活性化があります。褐色脂肪は熱を作るためにカロリーを燃やす特殊な組織です。より強いまたは長時間の寒冷では、非常用の暖房として筋肉の震えが始まります。古典的な考え方では、寒さはエネルギー消費を押し上げるはずです。しかし、短時間の毎日の寒冷暴露を扱った以前の実験では不可解な結果が出ました：一部の人では、全体のエネルギー消費がむしろ減少したのです。

極地行を経て持ち帰られた試験

INSPIRE-22遠征は、現実世界での本当に持続した寒冷暴露の後に何が起きるかを研究するまれな機会を提供しました。9名の健康な成人（男性6名、女性3名）が南極で47日間、重いソリを引いてスキーを行った後、全身カロリメーターという密閉室で正確に消費カロリーを測定されました。各被験者は出発前と帰国後約2週間以内の両方で検査を受けました。カロリメーター内での2回目の朝、参加者が軽装で静かに座って震えない状態のまま、室温は約22°Cから16°Cへと2時間かけて徐々に下げられました。この冷却期間の終了時と、その後1時間の再加温の後に、研究者たちは各手の前面と背面の赤外線サーマル画像を撮影し、皮膚がどれだけ暖かさを保っているかを評価しました。

指先、手、そしてエネルギー消費の観察

室内データから、研究チームは最小二乗線を用いて各人のエネルギー消費が100分間の冷却でどのように変化したかを推定しました。遠征前には5人が冷却でエネルギー消費が増加し、2人は明確な変化を示さず、2人は実際に消費が減少しました。南極行の後もパターンは驚くほど似ており、5人が増加、1人が変化なし、3人が減少しました。統計的検定では、極地環境で数週間過ごした後に全体として熱産生が増えるか減るかへの明確な変化は認められませんでした。同時に、赤外線画像は指領域と手の他の部分を区別するよう慎重に解析されました。予想どおり、指先は一般に手の広い部分よりも冷えやすく、利き手（右手）は左手とわずかに異なる温度反応を示しました。しかし、これらの差は測定が遠征の前後どちらで行われたかに依存せず、女性の数は少なかったものの男女間で確実に異なるということもありませんでした。

「四肢をシャットダウンしてエネルギーを節約する」という仮説の検証

研究者たちは、寒さでエネルギー消費が低下する人は、腕や手への血流を絞って末梢組織の代謝を下げることで燃料を節約している可能性があると仮定しました。もしそうなら、エネルギー消費が減少した参加者は、周囲の空気に比べて特に手や指が冷たくなっているはずです。これを確認するために、チームは各参加者について冷温状態と暖温状態での手皮膚温と室温との差を比較し、エネルギー消費が増えた、減った、変わらなかったの各群ごとに色分けしました。しかし一貫したパターンは現れませんでした。エネルギーを節約した人が他の人より手が特に冷たかったわけでもなく、消費が増えた人が明確に暖かい手をしていたわけでもありません。要するに、四肢への血流低下が、ある人が冷えたときにカロリー消費を減らす理由を説明する兆候は見つかりませんでした。

寒冷下での生活に対する意味

INSPIRE-22の参加者にとって、南極での数週間の過酷な作業は、帰国して快適に服を着た状態で制御された寒冷刺激に対する体の反応を根本的に変えるものではありませんでした。軽度の冷却でエネルギー消費が低下する個人はいましたが、この特性は極地適応の結果というよりは個人差のように見え、目に見えるほどに手が冷たいことと結びついてはいませんでした。一般向けの要点は、「寒いと常により多くのカロリーを燃やす」という単純な考えよりも、人間の寒冷反応は多様で微妙であるということです。これらの違いを理解すれば、将来的には兵士や探検家から冷凍庫作業者に至るまで、厳しい環境で働く人々のための衣類設計、作業と休息のスケジュール、あるいは医療ケアの個別化に役立つ可能性があります。

引用: 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

キーワード: 低温暴露, エネルギー消費, 赤外線サーモグラフィー, 南極遠征, 人間の体温調節