Hvorfor blir man kald?

En komplett guide til kroppens temperaturregulering

I denne artikkelen

• Balansen mellom varmeproduksjon og varmeavgivelse
• Termoregulering: Slik forsvarer kroppen seg
• Tre forskjellige opplevelser av kulde
• Hvorfor fryser noen mer enn andre?
• Myter, farer og helseeffekter av kulde
• Slik løser du problemet – Den definitive guiden til å holde varmen

Det er en klassisk vintermorgen. To personer står og venter på bussen. Den ene tripper urolig, hakker tenner og har trukket skuldrene helt opp til ørene i et forsøk på å bevare varmen. Den andre står rolig og avslappet, tilsynelatende upåvirket av de bitende minusgradene. Hvordan kan to mennesker oppleve nøyaktig samme miljø så forskjellig? Og hva betyr det egentlig når vi sier at vi "fryser"?

For å forstå hvorfor man blir kald, må vi legge fra oss tanken om at det kun handler om hva gradestokken viser. Å fryse er ikke en passiv hendelse der kulden "kryper inn" i kroppen. Kulde eksisterer egentlig ikke i fysikken; det vi kaller kulde, er utelukkende fravær av varmeenergi. Menneskekroppen er en biologisk ovn som kontinuerlig produserer varme, og det å bli kald er et resultat av et komplekst samspill mellom fysikk, fysiologi, adferd og omgivelser.

Målet med denne artikkelen er å gi deg en dypere forståelse av kroppens varmeregnskap. Når du har lest den, vil du vite nøyaktig hva som skjer i kroppen når gradestokken kryper nedover, hvorfor fingrene dine blir iskalde mens brystkassen er varm, og viktigst av alt: Hvordan du én gang for alle kan løse problemet og unngå ubehaget.

Balansen mellom varmeproduksjon og varmeavgivelse

Mennesket er av natur et tropisk pattedyr, en såkalt homeoterm organisme. Det betyr at vi er programmert til å opprettholde en konstant indre kroppstemperatur (kjernetemperatur) på rundt 37 °C, uavhengig av miljøet rundt oss. For å oppnå dette, bruker kroppen et enormt komplekst system kalt termoregulering.

Kjernen i dette systemet er balansen mellom varmen vi produserer (varmeproduksjon) og varmen vi mister til omgivelsene (varmeavgivelse). Innen vitenskapen omtales dette som kroppens varmebalanseligning. Hvis netto varmetap er lik netto varmeproduksjon, stabiliseres kroppstemperaturen. Hvis vi mister mer varme enn vi produserer, synker temperaturen.

Varmeproduksjon: Den indre ovnen

Den menneskelige metabolismen fungerer som kroppens motor. Levende celler tar inn oksygen og næring, og gjennom kjemiske prosesser i cellenes mitokondrier omgjøres dette til energi. En stor andel av denne energien frigjøres som varme. Denne indre varmeproduksjonen kalles metabolsk varme.

Selv når du sitter helt i ro, produserer kroppen omtrent 100 watt med varme (basalmetabolisme). Men denne produksjonen er ikke statisk:

• Fysisk aktivitet: Muskelarbeid er den mest effektive måten å skape varme på. Under hard fysisk trening kan varmeproduksjonen tidobles.
• Matfordøyelse: Å spise et måltid øker forbrenningen midlertidig med opptil 20 prosent.
• Skjelving: Hvis kroppen merker at den holder på å miste for mye varme, starter den ufrivillige muskelsammentrekninger – skjelving – som kan øke varmeproduksjonen betraktelig, men dette koster mye energi.
• Brunt fett: Kroppen kan også produsere varme uten å skjelve (Non-Shivering Thermogenesis) ved å forbrenne såkalt brunt fett, en vevstype som utelukkende har som oppgave å produsere varme for å holde kjernetemperaturen oppe.

Varmeavgivelse: Slik stjeler omgivelsene energien din

Mange tror at det utelukkende er lufttemperaturen som avgjør om vi fryser eller ikke. Dette er en utbredt myte. Lufttemperaturen er bare én av fire fysiske veier varmeenergien kan forlate kroppen på. For å forstå varmetapet, må vi se på de seks grunnleggende parameterne for termisk balanse: Lufttemperatur, strålingstemperatur, luftfuktighet, vindhastighet (omgivelsene), samt bekledning og metabolsk rate (individet).

Varmen forlater kroppen på følgende fire måter:

1. Konveksjon (Varmetap til gass/væske i bevegelse): Dette er varme som avgis til luften (eller vannet) som strømmer over huden din. Her kommer "windchill"-faktoren (effektiv temperatur) inn. Hvis det er helt vindstille, varmer kroppen opp et tynt lag med luft rett over huden som fungerer som isolasjon. Blåser det, fjernes dette beskyttende laget umiddelbart, og kald, ny luft erstatter det konstant. Derfor føles minus 5 grader i stiv kuling mye, mye kaldere enn minus 15 grader i vindstille vær.
2. Konduksjon (Direkte kontakt): Varme ledes fra kroppen og over i materialer vi er i kontakt med. Står du på kaldt underlag, eller setter deg på en stein, "suger" den kalde overflaten bokstavelig talt varmen ut av deg, ned en termisk gradient. Konduksjon er grunnen til at vann er så farlig i kulda; vann leder varme ut av kroppen 25 ganger raskere enn luft.
3. Stråling (Radiasjon): Kroppen sender kontinuerlig ut infrarød varmestråling. Du utveksler stråling med alle overflater rundt deg. Hvis du står ute på en skyfri vinternatt, vil du stråle store mengder varme rett ut i atmosfæren, fordi "verdensrommet" over deg er ekstremt kaldt.
4. Fordampning (Evaporasjon): Kroppen mister varme når svette eller fuktighet på huden omgjøres til damp. Dette krever varmeenergi, som tas direkte fra huden din. Derfor er svetting livsfarlig i ekstrem kulde. Fuktige klær sørger for et gigantisk og kontinuerlig varmetap inntil fuktigheten er borte.

Å føle ubehag i kulden kan derfor aldri forklares med lufttemperatur alene. Det er summen av høy fuktighet, vind som river bort kroppsvarmen, strålingstap mot en kald himmel, og manglende bekledning som til sammen tipper varmebalanseligningen i feil retning.

Termoregulering: Slik forsvarer kroppen seg

Når varmetapet overstiger varmeproduksjonen, går alarmen i kroppen. Dette systemet styres av hypothalamus, en liten struktur dypt inne i hjernen som fungerer som kroppens termostat. Hypothalamus mottar kontinuerlig signaler fra kulde- og varmesensorer (reseptorer, som TRPM8-ionekanaler) fordelt over hele huden og inne i kroppskjernen.

Når disse sensorene oppdager at hudens temperatur synker nedover fra behagelige 33–34 °C, setter hypothalamus i gang et todelt forsvar: fysiologisk termoregulering (det kroppen gjør automatisk) og adferdsmessig termoregulering (det du velger å gjøre, som å lukke jakken).

Blodårene trekker seg sammen (Vasokonstriksjon)

Den aller viktigste, og ofte mest misforståtte, fysiologiske reaksjonen på kulde er perifer vasokonstriksjon. For å bevare den livsviktige varmen rundt indre organer og hjernen (kjernetemperaturen på 37 °C), aktiverer kroppen det sympatiske nervesystemet. Dette får de små blodårene (kapillærene) helt ytterst i huden, spesielt i armer og bein, til å snurpe seg sammen.

Når blodårene trekker seg sammen, reduseres blodtilførselen til huden drastisk. Siden blodet er kroppens sentralfyr som transporterer varme ut til overflaten, vil en struping av blodtilførselen føre til at huden og ekstremitetene blir raskt nedkjølt. Huden overtar i praksis rollen som et isolerende skjold for resten av kroppen.

Dette er et utrolig fascinerende kompromiss: Huden din og kroppsdelene dine blir kalde nettopp for at du (kjernen din) ikke skal bli det. Den kalde følelsen på huden er altså ikke nødvendigvis et tegn på at kroppen feiler, det er beviset på at kroppens overlevelsesmekanisme fungerer helt perfekt. Du bevarer varmen sentralt på bekostning av periferien.

Jakten på varmen (CIVD)

Kroppen kan imidlertid ikke stenge av blodtilførselen til hendene og føttene for alltid; da ville vevet dødd av oksygenmangel eller forfrysning. Derfor har vi et system kalt kuldeindusert vasodilatasjon (CIVD), også kjent som "hunting response".

Når hudtemperaturen faller mot farlige nivåer (ofte under 12 °C), tvinger kroppen blodårene til å åpne seg kortvarig igjen. En strøm av varmt blod sendes ut til fingre, kinn eller tær for å "redde" vevet fra frostskader, før årene lukker seg på nytt. Det er dette fenomenet som gir deg de karakteristiske blussende røde kinnene og nese-tippen på en kald vinterdag, selv om resten av huden er blek av kulde.

Tre forskjellige opplevelser av kulde

Det er utrolig viktig å skille mellom det å føle ubehag, og det å faktisk være i livsfare. Mange behandler all kuldefølelse feilaktig som hypotermi (nedkjøling), men virkeligheten kan deles inn i tre svært ulike fysiologiske tilstander: Å kjenne seg kald, å få kalde kroppsdeler, og å utvikle betydelig nedkjøling.

1. Å kjenne seg kald (Termisk ubehag)

Å "fryse" er i stor grad en subjektiv, psykologisk opplevelse utløst av sensoriske signaler, lenge før kroppens kjernetemperatur har sunket med en eneste brøkdel av en grad. Når huden din eksponeres for for eksempel kald trekk, synker den lokale hudtemperaturen. Kuldereseptorene avfyrer et massivt antall signaler til hjernen.

Hjernen tolker disse signalene som termisk ubehag. Dette ubehaget er bevissthetens måte å drive adferdsmessig termoregulering på. Det er en tidlig varslingsmekanisme: "Det er kaldt her, ta på deg en genser før det blir et reelt problem."

Når du hutrer på bussholdeplassen, er kjernen din fremdeles 37 °C. Ubehaget er ekte, men det er ingen fysiologisk fare på ferde. Interessant nok er termisk følsomhet ikke jevnt fordelt på kroppen; ansiktet og magen er ekstremt følsomme, og hjernen baserer ofte den generelle opplevelsen av velvære på signalene herfra.

2. Å få kalde kroppsdeler (Perifer nedkjøling)

Dette neste trinnet oppstår når kroppen aktivt har redusert blodtilførselen til ekstremitetene (vasokonstriksjon) for å redde kjernen. Hendene, føttene, nesen og ørene blir bokstavelig talt iskalde, og temperaturen i vevet kan synke dramatisk, av og til helt ned mot frysepunktet.

Ekstremitetene våre har et høyt overflate-til-masse-forhold (de er tynne og lange), noe som gjør at de avgir varme utrolig raskt. Det er også i ekstremitetene vi finner kroppens motstrøms-varmeveksler-system: Kaldt blod som er på vei fra huden og tilbake gjennom venene, ligger inntil pulsårene (arteriene) som frakter varmt blod fra hjertet. Varmen overføres fra arteriene til venene, slik at blodet er forvarmet når det returnerer til kroppskjernen. Bivirkningen er at fingre og tær får enda mindre varme fra blodet enn de ellers ville fått.

Kalde kroppsdeler fører med seg konkrete utfordringer. Når muskel- og nervetemperaturen faller under 15 °C, oppstår det smerter. Man mister muskelstyrke, finmotorikken forsvinner, og reaksjonstiden går ned. Når fingertemperaturen faller under 10 °C, blir vi numne, og faren for lokale vevsskader øker enormt.

3. Betydelig nedkjøling av kroppen (Hypotermi)

Først når varmeavgivelsen har overgått varmeproduksjonen i så stor grad, og over så lang tid, at kjernetemperaturen faller under 35 °C, oppstår aksidentell hypotermi. Dette er en kritisk medisinsk tilstand som er vesentlig annerledes enn å "kjenne seg kald".

Ved hypotermi svikter kroppens systemer gradvis:

• Mild hypotermi (32–35 °C): Kroppen kjemper imot. Skjelvingen er nå på sitt maksimale for å generere varme. Pulsen og pusten øker. Man blir ofte apatisk og mister dømmekraften.
• Moderat hypotermi (28–32 °C): Her skjer et alvorlig skifte. Kroppen gir opp skjelvingen fordi den har gått tom for energi, eller fordi musklene er for kalde. Å miste skjelverefleksen er et svært farlig tegn. Hjerterytmen blir svak, personen blir forvirret, og taleevnen svikter.
• Alvorlig hypotermi (Under 28 °C): Tap av bevissthet. Ekstremt svak puls og pust. Betydelig fare for hjertestans og død.

Å behandle en som er "bare kald på huden" kontra en som er i moderat hypotermi krever to helt forskjellige tilnærminger. En lett frossen person bør oppfordres til å bevege seg for å øke forbrenningen. En person med dyp hypotermi har hjertemuskulatur som er så iskald og skjør at røff håndtering eller brå oppvarming av ekstremitetene kan forårsake at iskaldt blod strømmer tilbake til hjertet (afterdrop) og utløser dødelig hjerteflimmer.

Hvorfor fryser noen mer enn andre?

Vi har slått fast at kjernetemperaturen styres likt, men allikevel fryser folk forskjellig. Årsaken ligger i de individuelle fysiologiske forskjellene.

Kroppsfasong og isolasjon

Fett er et fantastisk isolasjonsmateriale. Personer med et tykkere lag med underhudsfett vil miste varme langt saktere enn svært tynne personer. Like viktig er overflate-til-volum-forholdet. Små, slanke personer (og spesielt barn) har en mye større hudoverflate i forhold til kroppsmassen sin. Siden varmeproduksjonen avhenger av massen (kjøtt og muskler), og varmetapet skjer fra overflaten (huden), vil små mennesker alltid kjøles ned raskere og oppleve kulde tidligere enn større, mer kompakte mennesker. Dette er grunnen til at barn fryser mye raskere på hendene enn voksne under samme forhold.

Alder og fitness

Med alderen reduseres vår termiske følsomhet; vi merker rett og slett ikke kulden like godt som før, noe som er farlig fordi det øker risikoen for dyp nedkjøling uten forvarsel. Samtidig reduseres kroppens evne til kraftig vasokonstriksjon (blodkarene blir stivere), slik at eldre taper mer varme til omgivelsene. Dårligere muskelmasse gir også lavere evne til varmeproduksjon via skjelving. Fysisk godt trente individer har gjerne høyere basalmetabolisme og en utvidet kapasitet for å holde varmeproduksjonen oppe gjennom bevegelse over tid, men hvis de har svært lav fettprosent, vil de mangle isolasjon når de er i ro.

Tilvenning (Akklimatisering)

Mennesker kan faktisk tilpasse seg kulde. De som jobber eller oppholder seg mye utendørs om vinteren, gjennomgår fysiologiske endringer. Vitenskapen deler dette i flere typer, hvor habituering (tilvenning) er den vanligste hos moderne mennesker. Når kroppen jevnlig utsettes for moderat kulde (uten dyp nedkjøling), lærer den at situasjonen ikke er livstruende. Skjelverefleksen slår inn senere, stressresponsen (adrenalin/hjertebank) dempes, og ubehagsfølelsen reduseres kraftig.

Historiske polarekspedisjoner har vist at mennesker som lever ute i ekstrem kulde over måneder også kan utvikle insulativ akklimatisering (huden blir kaldere og mer isolerende) og metabolsk akklimatisering (grunnforbrenningen går opp, man spiser mer og forbrenner hardere for å holde varmen). Det er derfor vinterbadere som bader ukentlig tolererer isvannet langt bedre i mars enn de gjorde i november; kroppens alarmrespons er dempet, og immunforsvaret samt brunt fettvev aktiveres oftere.

Myter, farer og helseeffekter av kulde

Forskningen gir oss gode svar på hva som er farlig og ikke. SINTEFs kuldeforskning har avkreftet mange av mytene vi har vokst opp med.

Myte 1: Du mister mesteparten av varmen ut gjennom hodet

Dette er feil. Varmetapet handler utelukkende om isolasjon, og hud taper varme jevnt over (med noen variasjoner i sirkulasjon). Grunnen til at det virket som vi mistet mest varme fra hodet i tidlige eksperimenter, var at hodet var den eneste kroppsdelen testpersonene ikke hadde pakket inn i tykke vinterklær. Men pass på: Ansiktet, hodet og nakken er stappfulle av termoreseptorer. Blir du kald her, sender hjernen sterke signaler om at hele du er kald. En lue føles fantastisk fordi den stanser varmetapet på et ekstremt følsomt område, ikke fordi hodet magisk stråler mer varme enn leggene.

Tvert imot: Lår og legger har færre termoreseptorer, og vi er mindre sensitive der. Derfor tror mange det går helt greit å gå med tynne jeans om vinteren, så lenge de har på seg en dunjakke. Realiteten er at med en slik påkledning, står bena for mer enn 50 prosent av kroppens totale varmetap! Det stjeler enorme mengder energi fra kroppskjernen. Skal du holde varmen, lønner en stillongs seg nesten mer enn en ekstra genser.

Myte 2: Du blir syk av å fryse på føttene

Vi blir syke av virus og bakterier, ikke av lav temperatur alene. Det finnes ikke vitenskapelig belegg for at kulde fra bakken kryper opp i kroppen og magisk skaper influensa. Imidlertid har nyere forskning vist at kald luft bidrar til å senke immunforsvaret lokalt i nesen og luftveiene. Celler som skal beskytte mot virus fungerer dårligere i kald, tørr luft, noe som gjør det lettere for rhinovirus (forkjølelse) å få fotfeste. Så sykdommen skyldes viruset, men miljøet gjør kroppen mer mottakelig.

Frostskader

Kombineres minusgrader med vind, kan huden fryse (frostskade) på få minutter. Isolerte kroppsdeler uten blodtilførsel (som følge av kroppens egen vasokonstriksjon) begynner å danne iskrystaller i og utenfor cellene. Vevet ødelegges. Symptomet starter gjerne med en følelse av intens kulde, etterfulgt av en hvit, nummen flekk ("frostbitt"). Oppdages dette, må området varmes opp umiddelbart via kontakt med varm hud. Ikke gni på skaden, og varm det aldri opp om det er fare for at vevet kan fryse på nytt – repeterte frys/tine-sykluser forårsaker katastrofale vevsskader.

Slik løser du problemet – Den definitive guiden til å holde varmen

For å unngå å fryse må du manipulere varmebalanseligningen i din favør. Siden kjernetemperaturen alltid er førsteprioritet for kroppen din, er løsningen todelt: Øk varmeproduksjonen og stans varmeavgivelsen.

1. Bekledningens mesterklasse (Stans varmeavgivelsen)

Målet med klær er å fange stillestående luft. Stillestående luft er verdens beste og letteste isolator. Klær varmer ikke; de bare bevarer varmen du selv produserer.

• Flerlagsprinsippet: Flere tynne lag er bedre enn én tjukk jakke. Luftlagene mellom plaggene fanger varmen, og det gir deg muligheten til å drive adferdsmessig termoregulering ved å ta av et plagg hvis du begynner å svette.
• Materialvalg: Fuktighet er døden i kulden (husk: vann stjeler varme 25x raskere enn luft). Svetter du i en bomullstrøye, vil den holde på fuktigheten og konstant trekke ut kroppsvarmen din for å fordampe vannet. Ull er overlegent i kulde fordi keratinfibrene i ulla genererer litt varme når de absorberer fuktighet, samtidig som ulla beholder sine isolerende lommer av luft selv om plagget blir vått. Syntetisk tøy transporterer fukt raskt vekk, men lukter og isolerer dårligere i våt tilstand. En god kombinasjon (ull innerst, syntetisk for transport) fungerer optimalt.
• Hold føttene tørre og isolert: Skotøyet må være romslig. Blir skoene for trange, klemmer du sammen luftlommene i sokkene, og isolasjonsevnen forsvinner. Samtidig hindrer du lokal blodsirkulasjon. SINTEF anbefaler det eldgamle samiske trikset med senegress i skoene (som trekker til seg fuktighet) eller det urbane alternativet: Klipp ut såler av avispapir og ha i bunnen av vinterskoen, under ullsålen. Det suger fuktighet bort fra foten og isolerer mot den kalde bakken.

2. Gjør jobben for kroppen (Øk varmeproduksjonen)

Hvis huden er kald og du har kledd på deg, gjenstår bare én ting: Øk motorens turtall.

• Fysisk aktivitet: Om du begynner å fryse på en stillestående post eller bussholdeplass, ta spensthopp, kneløft eller raske knebøy. Muskelkontraksjoner genererer varme umiddelbart og tvinger blodsirkulasjonen opp. En kald kropp trenger drivstoff (mat, særlig karbohydrater og fett) for å produsere varme. En sjokoladebit eller varm, søt drikke gir rask energi til kroppens ovn.
• Slik redder du neglespretten: Hvis du har iskalde fingre på skitur, skjer det fordi kroppen har stengt av blodtilførselen (vasokonstriksjon) for å prioritere kjernen og de store muskelgruppene (som lår og armer). Slik løser du det: Gå deg litt varm, og så stopp opp. Når du stanser arbeidet, men kjernetemperaturen fremdeles er litt forhøyet, vil blodstrømmen søke ut til huden for å kvitte seg med overskuddsvarmen. La armene henge slapt ned, og sving dem rundt i store sirkler (sentrifugalkraft). Dette tvinger det varme blodet mekanisk helt ut i fingertuppene og sprenger blokkeringen. Det gjør intenst vondt i noen sekunder når det varme blodet treffer iskalde nerver (neglesprett), men fingrene reddes.

3. Ikke glem å spise og drikke (Hydrering og energi)

For å holde de fysiologiske prosessene i gang, trengs væske og energi. Mange glemmer å drikke i kulda, fordi kulden demper tørstesensasjonen og gjør at blodårene trekker seg sammen. Denne vasokonstriksjonen lurer kroppen til å tro at den har for høyt væskevolum sentralt, og resultatet er at nyrene skiller ut væske (det er derfor du alltid må tisse når du blir kald, "cold diuresis"). Dette kan raskt føre til dehydrering, noe som senker blodvolumet og gjør det enda vanskeligere for hjertet å pumpe varmt blod ut til huden. Drikk regelmessig, selv når det er kaldt, for å opprettholde blodvolumet.

Oppsummering

Neste gang du står i vinterkulden og kjenner iskalde fingre eller hutrer lett, kan du trøste deg med at det ikke betyr at kroppen din er i ferd med å svikte deg. Snarere tvert imot: Kuldefølelsen er et bevis på at termoreguleringen fungerer plettfritt.

Hypothalamus har registrert at omgivelsene – gjennom stråling, konduksjon, konveksjon og fordampning – forsøker å stjele kroppsvarmen din. Den har reagert med å strupe blodtilførselen til hud og ekstremiteter for å skape en uinntagelig borg rundt hjernen og indre organer. Ubehaget du føler er ikke farlig hypotermi, men hjernens vennlige, men bestemte, anmodning om at du må ta grep.

Du kan lytte til anmodningen. Lukk jakken for å stanse konveksjonen. Få føttene opp fra bakken for å stanse konduksjonen. Ta på lue og ull under for å fange stillestående luft. Og hvis det ikke er nok – ta 15 raske spensthopp. Du er ikke et offer for miljøet; du er en hyperavansert, biologisk varmepumpe. Du må bare vite hvilke knapper du skal trykke på.