Изменения в периферической ИК-тепловизии и энергозатратах на охлаждение у мужчин и женщин после продолжительной интенсивной активности в Антарктиде

Почему жизнь в экстремальном холоде важна для всех нас

Представьте, что вы катаетесь на лыжах почти 1000 километров по Антарктиде более шести недель при температурах, которые могут падать значительно ниже нуля — а затем возвращаетесь домой, чтобы учёные могли проследить, как ваше тело справляется с холодом. В этом исследовании были обследованы девять мужчин и женщин из экспедиции INSPIRE-22 на Южный полюс, чтобы ответить на, казалось бы, простой, но широко значимый вопрос: когда нам становится холодно, всегда ли организм расходует больше энергии, чтобы согреться, или у некоторых людей есть склонность экономить энергию?

Как наше тело обычно борется с холодом

Люди поддерживают почти постоянную внутреннюю температуру благодаря сочетанию поведения (надеть куртку) и автоматических реакций (изменение кровотока и производства тепла). При умеренном воздействии холода мы можем увеличить теплообразование без дрожи, отчасти за счёт активации бурой жировой ткани — специализированной ткани, сжигающей калории для выработки тепла. При более интенсивном или длительном охлаждении начинается дрожь — мышечная активность выступает в роли аварийной печи. Классическое представление состоит в том, что холод должен повышать энергетические затраты. Тем не менее прежние эксперименты с короткими ежедневными воздействиями холода показали любопытный феномен: у некоторых людей суммарные энергозатраты действительно снижались.

Полярная экспедиция, испытываемая дома

Экспедиция INSPIRE-22 предоставила редкую возможность изучить, что происходит после действительно продолжительного пребывания на холоде в реальных условиях. Девять здоровых взрослых (шесть мужчин и три женщины), которые 47 дней перемещались на лыжах, таща тяжёлые сани в Антарктиде, подверглись исследованиям в специальном калориметре для всего тела — герметичной комнате, где можно точно измерить, сколько калорий сжигает человек. Каждый доброволец проходил обследование до отъезда в Антарктиду и снова примерно в течение двух недель после возвращения. Во второе утро в камере температура воздуха постепенно снижалась с примерно 22 °C до 16 °C в течение двух часов, пока участники сидели спокойно, не дрожа, в лёгкой одежде. В конце этого периода охлаждения и снова после часа повторного согревания исследователи делали инфракрасные термальные снимки тыльной и ладонной сторон каждой руки, чтобы оценить, насколько тёплая остаётся кожа.

Наблюдение за пальцами, руками и энергопотреблением

Из данных калориметра команда провела аппроксимацию линиями наилучшего соответствия, чтобы оценить, как у каждого человека менялись энергозатраты в течение 100 минут охлаждения. До экспедиции у пяти человек энергопотребление увеличивалось при охлаждении, у двух не наблюдалось явных изменений, а у двух оно фактически снижалось. После возвращения из Антарктиды картина оказалась поразительно похожей: у пяти увеличилось, у одного не изменилось и у трёх уменьшилось. Статистические тесты не выявили общего сдвига в сторону более высокого или более низкого теплообразования после недель, проведённых в полярной среде. Одновременно инфракрасные изображения были тщательно проанализированы с разделением областей пальцев и остальной части руки. Как и ожидалось, пальцы в целом остывали сильнее, чем более широкие участки руки, и доминирующие (правые) руки демонстрировали несколько отличные температурные реакции по сравнению с левыми. Но эти различия не зависели от того, сняты ли измерения до или после экспедиции, и надёжно не различались между мужчинами и женщинами, хотя число женщин было невелико.

Проверка идеи «отключить конечности, чтобы экономить энергию»

Исследователи выдвинули гипотезу, что люди, у которых энергопотребление падает на холоде, могут экономить топливо, сокращая кровоток в руках и предплечьях, снижая метаболизм в этих периферических тканях. Если бы это было верно, участники с падением энергозатрат должны были бы иметь особенно холодные пальцы и руки по сравнению с окружающим воздухом. Чтобы проверить это, команда для каждого участника сравнила разницу между температурой кожи руки и температурой в помещении в холодных и тёплых условиях, кодируя каждого человека цветом в зависимости от того, увеличивалось ли, уменьшалось ли или оставалось ли без изменений его энергопотребление. Последовательного паттерна не выявилось. Те, кто экономил энергию, не имели холоднее рук, чем другие, а у тех, чьи энергозатраты росли, руки не были заметно теплее. Короче говоря, не было признаков того, что снижение кровотока к конечностям объясняет, почему некоторые люди сжигают меньше калорий при охлаждении.

Что это значит для жизни в холоде

Для команды INSPIRE-22 неделям тяжёлой работы в Антарктиде не сопутствовали фундаментальные изменения в том, как их организмы реагировали на контролируемое охлаждение после возвращения домой и переодевания в комфортную одежду. У некоторых людей действительно наблюдалось снижение энергопотребления при умеренном охлаждении, но эта особенность выглядела индивидуальной, а не результатом полярной адаптации, и не была связана с явно более холодными руками. Для неспециалистов вывод таков: человеческие реакции на холод более разнообразны и тонки, чем простая идея «холод всегда заставляет вас сжигать больше калорий». Понимание этих различий может однажды помочь адаптировать одежду, графики работы и отдыха или медицинскую помощь для людей, вынужденных работать в суровых условиях — от солдат и исследователей до сотрудников морозильных камер.

Цитирование: 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

Ключевые слова: воздействие холода, энергозатраты, инфракрасная термография, антарктическая экспедиция, терморегуляция человека