Kältetherapie stellt eine extreme physiologische Herausforderung für die Organsysteme des Körpers dar und löst komplizierte Reaktionen aus, die die Komplexität der Anpassungsfähigkeit des menschlichen Körpers an Umweltstressoren unterstreichen. Während eines Eisbads durchläuft der Körper zwei mechanisch unterschiedliche autonome Reaktionen: die Kälteschockreaktion und die Tauchreaktion. Diese Reaktionen spiegeln den Versuch des Körpers wider, sich an die schwierige Umgebung anzupassen. Besonders erwähnenswert ist die Kälteschockreaktion, die durch Signale der kutanen Kältethermorezeptoren ausgelöst wird. Diese Reaktion führt zu einem sympathisch vermittelten Anstieg der Atemfrequenz, der Herzfrequenz und des Blutdrucks, begleitet von einer Verringerung der zerebralen Durchblutung. Nun strebt unser Körper von Natur aus eine thermische Homöostase an und bemüht sich, das Gleichgewicht wiederherzustellen, wenn er mit äußeren Herausforderungen wie einem kalten Eisbad konfrontiert wird. Um die Temperatur im Gehirn und in den zentralen Organen aufrechtzuerhalten, muss der Körper Anpassungen als Reaktion auf die kühle Umgebung vornehmen. Dies erfordert ein empfindliches Gleichgewicht zwischen der Verringerung des Wärmeverlusts und der Erhöhung der Wärmeproduktion. Es gibt drei Arten der Thermoregulation:
Die erste Reaktion auf ein Eisbad ist eine Gefäßverengung, um den Wärmeverlust zu verringern. Dies führt jedoch auch zu einer niedrigeren Temperatur der Extremitäten. Dieser physiologische Mechanismus der Thermoregulation ist eng mit den normalen Grundstoffwechselprozessen verbunden, die sicherstellen, dass der Körper unter wechselnden Umweltbedingungen eine stabile Innentemperatur beibehält.
Unter Frösteln versteht man die kontinuierliche und asynchrone Kontraktion der Skelettmuskeln im Körper. Die gesteigerte Muskelaktivität ist stark energieabhängig und führt daher zu einer erhöhten Stoffwechselrate. Die maximale Wärmemenge, die der Körper durch die Schüttelthermogenese produzieren kann, ist etwa fünfmal größer als die basale metabolische Wärmeproduktion.
Braunes Fettgewebe (BAT) kann durch den Prozess der Nicht-Zitter-Thermogenese überschüssige Wärme produzieren. Als Reaktion auf Kältestress erhöht sich der Blutfluss zum BAT, was auf eine physiologische Reaktion der Wärmeerzeugung hinweist.