Krótkie wprowadzenie do fizjologii

Fizjologia to nauka o normalnej funkcji w żywych stworzeniach. Jest to podsekcja biologii, obejmująca wiele tematów obejmujących narządy, anatomię, komórki, związki biologiczne i sposób, w jaki wszystkie one wchodzą w interakcje, aby umożliwić życie.

Od starożytnych teorii po techniki molekularnego laboratorium, badania fizjologiczne ukształtowały nasze zrozumienie składników naszego ciała, jak się komunikują i jak utrzymują nas przy życiu.

Merrian-Webster definiuje fizjologię jako:

„[A] gałąź biologii, która zajmuje się funkcjami i czynnościami życiowymi lub żywymi materią (takimi jak narządy, tkanki lub komórki) oraz zjawiskami fizycznymi i chemicznymi”.

Szybkie fakty dotyczące fizjologii

Oto kilka kluczowych punktów dotyczących fizjologii. Więcej szczegółów i dodatkowe informacje znajdują się w głównym artykule.

Fizjologię można uznać za badanie funkcji i procesów, które tworzą życie.
Badanie fizjologii można prześledzić co najmniej do 420 lat pne.
Badanie fizjologii podzielono na wiele dyscyplin obejmujących tematy tak różne, jak ćwiczenia fizyczne, ewolucja i obrona.

Czym jest fizjologia?

Badanie fizjologii jest w pewnym sensie badaniem życia. Zadaje pytania o wewnętrzne funkcjonowanie organizmów i ich interakcję ze światem wokół nich.

Fizjologia bada, jak działają narządy i układy w ciele, w jaki sposób się komunikują i jak łączą wysiłki, aby stworzyć warunki sprzyjające przetrwaniu.

Fizjologia człowieka jest w szczególności często podzielona na podkategorie; tematy te obejmują ogromną ilość informacji.

Naukowcy w tej dziedzinie mogą skupić się na czymkolwiek, od mikroskopowych organelli w fizjologii komórki po bardziej różnorodne tematy, takie jak ekofizjologia, która bada całe organizmy i jak adaptują się do środowiska.

Najistotniejszym ramieniem badań fizjologicznych jest fizjologia człowieka; to pole bada systemy biologiczne na poziomie komórki, narządu, systemu, anatomii, organizmu i wszędzie pomiędzy.

W tym artykule odwiedzimy niektóre podrozdziały fizjologii, rozwijając krótki przegląd tego ogromnego tematu. Po pierwsze, przejdziemy krótką historię fizjologii.

Historia

Badanie fizjologii ma swoje korzenie w starożytnych Indiach i Egipcie.

Jako dyscyplina medyczna, cofa się co najmniej do czasów Hipokratesa, słynnego „ojca medycyny” – około 420 pne.

Hipokrates ukuł teorię czterech humorów, stwierdzając, że ciało zawiera cztery różne płyny ustrojowe: czarną żółć, flegmę, krew i żółtą żółć. Jakiekolwiek zaburzenie ich stosunków, jak twierdzi teoria, powoduje zły stan zdrowia.

Klaudiusz Galenus (ok. 130-200), znany również jako Galen, zmodyfikował teorię Hipokratesa i jako pierwszy użył eksperymentów, by wyprowadzić informacje o systemach ciała. Jest powszechnie nazywany twórcą eksperymentalnej fizjologii.

To Jean Fernel (1497-1558), francuski lekarz, po raz pierwszy wprowadził termin „fizjologia” ze starożytnej greki, co oznacza „badanie natury, początków”.

Fernel był także pierwszym, który opisał kanał kręgowy (przestrzeń w kręgosłupie, przez które przechodzi rdzeń kręgowy). Ma krater na księżycu, nazwany jego imieniem za jego wysiłek – nazywa się Fernelius.

Kolejny krok naprzód w dziedzinie wiedzy fizjologicznej pojawił się wraz z publikacją książki Williama Harveya, zatytułowanej w 1628 roku.

Harvey był pierwszym, który opisał krążenie systemowe i podróż krwi przez mózg i ciało, napędzane przez serce.

Być może zaskakujące, że wiele praktyk medycznych opierało się na czterech humorach aż do XIX wieku (na przykład upuszczanie krwi). W 1838 roku nastąpiła zmiana myśli, kiedy pojawiła się teoria komórkowa Matthiasa Schleidena i Theodora Schwanna, stwierdzając, że ciało składa się z maleńkich pojedynczych komórek.

Odtąd rozwinęła się fizjologia, a postęp został szybko osiągnięty:

Joseph Lister, 1858 – początkowo badał koagulację i stany zapalne po urazie, odkrył i wykorzystał ratujące życie środki antyseptyczne.
Ivan Pavlov, 1891 – warunkowa reakcja fizjologiczna u psów.
August Krogh, 1910 – otrzymał Nagrodę Nobla za odkrycie, w jaki sposób reguluje się przepływ krwi w naczyniach włosowatych.
Andrew Huxley i Alan Hodgkin, 1952 – odkryli mechanizm jonowy, za pomocą którego przekazywane są impulsy nerwowe.
Andrew Huxley i Hugh Huxley, 1954 – dokonali postępów w badaniu mięśni, odkrywając przesuwające się włókienka w mięśniach szkieletowych.

Systemy biologiczne

Główne systemy uwzględnione w badaniu fizjologii człowieka są następujące:

Układ krążenia – w tym serce, naczynia krwionośne, właściwości krwi i sposób funkcjonowania krążenia w chorobie i zdrowiu.
Układ trawienny / wydalniczy – przedstawiający ruch ciał stałych od jamy ustnej do odbytu; obejmuje to badanie śledziony, wątroby i trzustki, przekształcanie żywności w paliwo i ostateczne wyjście z organizmu.
Układ hormonalny – badanie hormonów endokrynologicznych, które przenoszą sygnały w całym organizmie, pomagając mu reagować w harmonii. Główne gruczoły dokrewne – przysadka mózgowa, tarczyca, nadnercza, trzustka, przytarczyce i gonady – są głównym celem, ale prawie wszystkie narządy wydzielają hormony endokrynologiczne.
Układ odpornościowy – naturalny system obronny organizmu składa się z białych krwinek, grasicy i układu limfatycznego. Złożony zestaw receptorów i cząsteczek łączy się w celu ochrony gospodarza przed atakami patogenów. Cząsteczki, takie jak przeciwciała i cytokiny, mają duży udział.
Układ intencjonalny – skóra, włosy, paznokcie, gruczoły potowe i gruczoły łojowe (wydzielanie substancji oleistej lub woskowej).
Układ mięśniowo-szkieletowy – szkielet i mięśnie, ścięgna, więzadła i chrząstka. Szpik kostny – tam, gdzie wytwarzane są czerwone krwinki – i jak zawierają się kości, zawiera wapń i fosforan.
Układ nerwowy – centralny układ nerwowy (mózg i rdzeń kręgowy) i obwodowy układ nerwowy. Badanie układu nerwowego obejmuje badania nad zmysłami, pamięcią, emocjami, ruchem i myślami.
Układ nerkowy / moczowy – w tym nerki, moczowody, pęcherz moczowy i cewka moczowa – system ten usuwa wodę z krwi, produkuje mocz i odprowadza odpady.
Układ rozrodczy – składający się z gonad i narządów płciowych. Badanie tego systemu obejmuje również badanie sposobu, w jaki płód jest tworzony i pielęgnowany przez 9 miesięcy.
Układ oddechowy – składający się z nosa, nosogardzieli, tchawicy i płuc. Ten system wprowadza tlen i wydala dwutlenek węgla i wodę.

Gałęzie

Istnieje wiele dyscyplin, które używają słowa „fizjologia” w swoim tytule. Oto kilka przykładów:

Fizjologia komórki – badanie sposobu działania i interakcji komórek; fizjologia komórki koncentruje się głównie na transporcie błony i transporcie neuronów.
Fizjologia systemów – koncentruje się na modelowaniu obliczeniowym i matematycznym złożonych systemów biologicznych. Próbuje opisać, w jaki sposób poszczególne komórki lub elementy systemu zbiegają się, by odpowiedzieć jako całość. Często badają sieci metaboliczne i sygnalizację komórkową.
Fizjologia ewolucyjna – badanie sposobu, w jaki systemy, lub części systemów, dostosowały się i zmieniły przez wiele pokoleń. Tematy badań obejmują wiele aspektów, w tym rolę zachowań w ewolucji, dobór płciowy i zmiany fizjologiczne w odniesieniu do zmienności geograficznej.
Fizjologia obronna – zmiany, które pojawiają się jako reakcja na potencjalne zagrożenie, takie jak przygotowanie do reakcji w walce lub ucieczce.
Fizjologia ćwiczeń – jak sama nazwa wskazuje, jest to nauka o fizjologii ćwiczeń fizycznych. Obejmuje to badania nad bioenergetyki, biochemia, krążeniowo-funkcyjnych, biomechaniki, hematologia, fizjologii mięśni szkieletowych, funkcja neuroendokrynnych i funkcji układu nerwowego.

Wymienione wyżej tematy to tylko niewielki wybór dostępnych fizjologii. Dziedzina fizjologii jest tak samo niezbędna, jak ogromna.

Fizjologia czy anatomia?

Anatomia jest ściśle związana z fizjologią. Anatomia odnosi się do badania struktury części ciała, ale fizjologia koncentruje się na tym, jak te części działają i odnoszą się do siebie nawzajem.