Espasmo muscular
Una teoría más plausible se basa en el funcionamiento de los músculos esqueléticos como pares antagonistas: por ejemplo, la contracción del bíceps está asociada a la relajación del tríceps. Esta contracción y relajación muscular está mediada por dos tipos de proteínas, miosina y actina. La miosina se une a la actina durante la contracción y se libera durante la relajación. El proceso de relajación requiere que la miosina esté unida a una ATP (una molécula usada por los procesos celulares para intercambiar energía) y magnesio. La cantidad de ATP y magnesio disminuye durante el ejercicio, provocando que la miosina no pueda desprenderse de la actina y, por ende, que el músculo no pueda relajarse produciendo los calambres. Además de magnesio se ha sugerido que otros electrolitos, como el calcio o el sodio, podrían estar implicados.
Teoría de la descompresión
El flujo de sangre a la piel y la grasa se ven afectados por la piel y la temperatura central, frenando la perfusión del músculo que es controlado por la temperatura del propio músculo. Durante el ejercicio aumenta el flujo de los músculos que trabajan de manera equilibrada por la reducción del flujo a otros tejidos, tales como riñones, bazos y el hígado. El flujo de sangre en los músculos es más bajo en agua fría , pero el ejercicio mantiene el calentamiento muscular y el flujo sanguíneo elevado incluso cuando la piel se enfría . El flujo de sangre a la grasa normalmente aumenta durante el ejercicio, pero esto es inhibido por la inmersión en agua fría . La adaptación al frío reduce la vasoconstricción extrema que por lo general se produce con inmersión en agua fría.