Zmiany w obwodowej termografii podczerwonej i wydatku energetycznym podczas ochładzania u mężczyzn i kobiet po długotrwałej intensywnej aktywności na Antarktydzie

Dlaczego życie w skrajnym chłodzie ma znaczenie dla nas wszystkich

Wyobraź sobie jazdę na nartach prawie 1000 kilometrów przez Antarktydę przez ponad sześć tygodni, w temperaturach znacząco poniżej zera — a potem powrót do domu po to, by naukowcy mogli sprawdzić, jak twoje ciało radzi sobie z zimnem. W badaniu śledzono dziewięciu mężczyzn i kobiety z wyprawy INSPIRE-22 na Biegun Południowy, by odpowiedzieć na pozornie proste, lecz szeroko istotne pytanie: gdy się ochładzamy, czy nasze ciało zawsze spala więcej energii, aby się ogrzać, czy może niektórzy ludzie są „zaprogramowani” na oszczędzanie energii?

Jak nasze ciała zwykle walczą z zimnem

Ludzie utrzymują prawie stałą temperaturę wewnętrzną dzięki kombinacji zachowań (nałożenie kurtki) i automatycznych reakcji (zmiany przepływu krwi i produkcji ciepła). Przy łagodnym chłodzie możemy zwiększyć wytwarzanie ciepła bez dreszczy, częściowo aktywując brunatną tkankę tłuszczową — wyspecjalizowaną tkankę spalającą kalorie, by wytworzyć ciepło. Przy silniejszym lub dłużej trwającym zimnie zaczynamy drżeć, wykorzystując aktywność mięśni jako awaryjne „piec”. Klasyczne myślenie sugeruje, że zimno powinno zwiększać zużycie energii. Jednak wcześniejsze eksperymenty z krótkimi, codziennymi ekspozycjami na zimno wykazały coś zaskakującego: u niektórych osób całkowity wydatek energetyczny faktycznie spadał.

Polarnej wędrówki test w warunkach domowych

Wyprawa INSPIRE-22 dała rzadką okazję do zbadania, co dzieje się po naprawdę długotrwałej ekspozycji na zimno w rzeczywistych warunkach. Dziewięciu zdrowych dorosłych (sześciu mężczyzn i trzy kobiety), którzy przez 47 dni ciągnęli ciężkie sanki po Antarktydzie, badano w specjalnym kalorymetrze całego ciała — szczelnie zamkniętym pomieszczeniu, które precyzyjnie mierzy spalanie kalorii. Każdego ochotnika badano przed wyjazdem na Antarktydę i ponownie w ciągu około dwóch tygodni od powrotu. Drugiego ranka w komorze temperatura powietrza stopniowo obniżano z około 22 °C do 16 °C w ciągu dwóch godzin, podczas gdy uczestnicy siedzieli spokojnie, bez dreszczy, w lekkim ubraniu. Na koniec tego okresu chłodzenia oraz ponownie po godzinie ogrzewania wykonano termiczne zdjęcia podczerwone przodu i tyłu każdej dłoni, aby sprawdzić, jak ciepła pozostaje skóra.

Obserwowanie palców, dłoni i zużycia energii

Z danych z komory zespół użył prostych linii najlepszego dopasowania, by oszacować, jak u każdego uczestnika zmieniał się wydatek energetyczny w ciągu 100 minut chłodzenia. Przed wyprawą u pięciu osób obserwowano wzrost wydatku energetycznego przy chłodzeniu, u dwóch nie stwierdzono wyraźnej zmiany, a u dwóch nastąpił spadek. Po podróży arktycznej wzorzec był zaskakująco podobny: pięć osób wykazało wzrost, jedna nie zmieniła się, a trzy zmniejszyły wydatek. Testy statystyczne nie wykazały ogólnego przesunięcia w kierunku większej lub mniejszej produkcji ciepła po tygodniach spędzonych w środowisku polarowym. Jednocześnie obrazy w podczerwieni zostały starannie przeanalizowane, aby oddzielić obszary palców od reszty dłoni. Jak można było oczekiwać, palce ochładzały się generalnie bardziej niż szersze obszary dłoni, a ręce dominujące (prawe) wykazywały nieco inne odpowiedzi temperaturowe niż lewe. Jednak te różnice nie zależały od tego, czy pomiary wykonano przed czy po wyprawie, ani nie różniły się wiarygodnie między mężczyznami a kobietami, choć liczba kobiet była niewielka.

Badanie tezy „zamykania kończyn, by oszczędzać energię”

Naukowcy zasugerowali, że osoby, których wydatek energii spada w chłodzie, mogą oszczędzać paliwo poprzez zmniejszenie przepływu krwi do ramion i rąk, co obniża metabolizm tych obwodowych tkanek. Gdyby tak było, uczestnicy wykazujący spadek wydatku energetycznego powinni mieć szczególnie zimne palce i dłonie w porównaniu z otaczającym powietrzem. Aby to sprawdzić, zespół porównał, osoba po osobie, różnicę między temperaturą skóry dłoni a temperaturą pomieszczenia w warunkach chłodnych i ciepłych, kodując kolorem każdą osobę w zależności od tego, czy jej wydatek energetyczny wzrósł, spadł, czy pozostał bez zmian. Nie pojawił się żaden spójny wzorzec. Osoby, które oszczędzały energię, nie miały chłodniejszych dłoni niż inni, a ci, u których wydatek energetyczny wzrósł, nie mieli wyraźnie cieplejszych dłoni. Krótko mówiąc, nie znaleziono dowodu, że zmniejszony przepływ krwi do kończyn wyjaśnia, dlaczego niektórzy spalają mniej kalorii po ochłodzeniu.

Co to oznacza dla życia w zimnie

Dla zespołu INSPIRE-22 tygodnie ciężkiej pracy na Antarktydzie nie zmieniły zasadniczo sposobu, w jaki ich ciała odpowiadały na kontrolowane wyzwanie chłodowe po powrocie do domu i w wygodnym ubraniu. Niektórzy uczestnicy rzeczywiście wykazywali spadek wydatku energetycznego podczas łagodnego chłodzenia, ale cecha ta wydawała się być indywidualna, a nie wynikiem adaptacji polarnej, i nie wiązała się z widocznie chłodniejszymi dłońmi. Dla osób niespecjalizujących się w nauce wniosek jest taki, że ludzkie reakcje na zimno są bardziej zróżnicowane i subtelne niż proste stwierdzenie „zimno zawsze sprawia, że spalasz więcej kalorii”. Zrozumienie tych różnic może pewnego dnia pomóc w dopasowaniu odzieży, harmonogramów pracy i odpoczynku czy opieki medycznej dla osób działających w surowych warunkach — od żołnierzy i odkrywców po pracowników chłodni.

Cytowanie: 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

Słowa kluczowe: ekspozycja na zimno, wydatek energetyczny, termografia podczerwienna, wyprawa antarktyczna, termoregulacja człowieka