stringtranslate.com

Физиология

Картина маслом, изображающая Клода Бернара , отца современной физиологии, со своими учениками.

Физиология ( / ˌ f ɪ z i ˈ ɒ l ə dʒ i / ; от древнегреческого φύσις ( phúsis )  «природа, происхождение» и -λογία ( -logía )  «изучение») [ 1] является научным изучением функций и механизмов в живой системе . [2] [3] Как подраздел биологии , физиология фокусируется на том, как организмы , системы органов , отдельные органы , клетки и биомолекулы выполняют химические и физические функции в живой системе. [4] В соответствии с классами организмов , область можно разделить на медицинскую физиологию , физиологию животных , физиологию растений , клеточную физиологию и сравнительную физиологию . [4]

Центральными для физиологического функционирования являются биофизические и биохимические процессы, механизмы гомеостатического контроля и коммуникация между клетками. [5] Физиологическое состояние — это состояние нормальной функции. Напротив, патологическое состояние относится к ненормальным состояниям , включая болезни человека .

Нобелевская премия по физиологии и медицине присуждается Королевской шведской академией наук за исключительные научные достижения в области физиологии, связанные с медициной .

Фонды

Поскольку физиология фокусируется на функциях и механизмах живых организмов на всех уровнях, от молекулярного и клеточного до уровня целых организмов и популяций, ее основы охватывают ряд ключевых дисциплин:

Субдисциплины

Существует много способов классификации разделов физиологии: [6]

Субдисциплины по уровню организации

Физиология клетки

Хотя существуют различия между животными , растительными и микробными клетками, основные физиологические функции клеток можно разделить на процессы клеточного деления , клеточной сигнализации , клеточного роста и клеточного метаболизма . [ необходима ссылка ]

Поддисциплины по таксонам

Физиология растений

Физиология растений — это раздел ботаники , занимающийся функционированием растений. Тесно связанные области включают морфологию растений , экологию растений , фитохимию , клеточную биологию , генетику , биофизику и молекулярную биологию . Фундаментальные процессы физиологии растений включают фотосинтез , дыхание , питание растений , тропизмы , настические движения , фотопериодизм , фотоморфогенез , циркадные ритмы , прорастание семян , покой , функцию устьиц и транспирацию . Поглощение воды корнями, производство пищи в листьях и рост побегов в сторону света являются примерами физиологии растений. [7]

Физиология животных

Физиология человека

Физиология человека — это изучение того, как системы и функции человеческого организма работают вместе для поддержания стабильной внутренней среды. Она включает в себя изучение нервной, эндокринной, сердечно-сосудистой, дыхательной, пищеварительной и мочевыделительной систем, а также клеточной и физической физиологии. Понимание физиологии человека необходимо для диагностики и лечения заболеваний и содействия общему благополучию.

Она стремится понять механизмы, которые работают для поддержания жизни и функционирования человеческого тела , [4] посредством научного исследования природы механических, физических и биохимических функций людей, их органов и клеток, из которых они состоят. Основной уровень фокусировки физиологии находится на уровне органов и систем внутри систем. Эндокринная и нервная системы играют главную роль в приеме и передаче сигналов, которые интегрируют функции у животных. Гомеостаз является основным аспектом в отношении таких взаимодействий как у растений, так и у животных. Биологическая основа изучения физиологии, интеграция относится к перекрытию многих функций систем человеческого тела, а также его сопровождающей форме. Она достигается посредством коммуникации, которая происходит различными способами, как электрическими, так и химическими. [8]

Изменения в физиологии могут влиять на психические функции людей. Примерами этого могут быть эффекты некоторых лекарств или токсичные уровни веществ. [9] Изменение поведения в результате воздействия этих веществ часто используется для оценки здоровья людей. [10] [11]

Большая часть фундаментальных знаний в области физиологии человека была получена в результате экспериментов на животных . Из-за частой связи между формой и функцией, физиология и анатомия неразрывно связаны и изучаются совместно как часть медицинской программы. [12]

Субдисциплины по целям исследования

Сравнительная физиология

Сравнительная физиология, охватывающая эволюционную физиологию и физиологию окружающей среды , рассматривает разнообразие функциональных характеристик организмов. [13]

История

Классическая эпоха

Изучение физиологии человека как медицинской области берет свое начало в классической Греции , во времена Гиппократа (конец V века до н. э.). [14] За пределами западной традиции ранние формы физиологии или анатомии можно реконструировать как присутствовавшие примерно в то же время в Китае , [15] Индии [16] и других местах. Гиппократ включил теорию гуморизма , которая состояла из четырех основных субстанций: земли, воды, воздуха и огня. Известно, что каждая субстанция имеет соответствующую ей гумору: черную желчь, флегму, кровь и желтую желчь соответственно. Гиппократ также отметил некоторые эмоциональные связи с четырьмя гуморами, которые Гален позже расширил. Критическое мышление Аристотеля и его акцент на связи между структурой и функцией ознаменовали начало физиологии в Древней Греции . Как и Гиппократ , Аристотель принял гуморальную теорию болезни, которая также состояла из четырех основных качеств в жизни: горячее, холодное, влажное и сухое. [17] Гален ( ок.  130–200 гг. н. э.) был первым, кто использовал эксперименты для исследования функций организма. В отличие от Гиппократа, Гален утверждал, что гуморальный дисбаланс может быть локализован в определенных органах, включая все тело. [18] Его модификация этой теории лучше вооружила врачей для постановки более точных диагнозов. Гален также использовал идею Гиппократа о том, что эмоции также связаны с гуморами, и добавил понятие темпераментов: сангвиник соответствует крови; флегматик связан с флегмой; желтая желчь связана с холериком; а черная желчь соответствует меланхолии. Гален также считал, что человеческое тело состоит из трех связанных систем: мозга и нервов, которые отвечают за мысли и ощущения; сердца и артерий, которые дают жизнь; и печени и вен, которые можно отнести к питанию и росту. [18] Гален также был основателем экспериментальной физиологии. [19] И в течение следующих 1400 лет физиология Галена была мощным и влиятельным инструментом в медицине . [18]

Ранний современный период

Жан Фернель (1497–1558), французский врач, ввел термин «физиология». [20] Гален, Ибн ан-Нафис , Михаил Сервет , Реалдо Коломбо , Амато Лузитано и Уильям Гарвей считаются авторами важных открытий в области кровообращения . [21] Санторио Санторио в 1610-х годах был первым, кто использовал прибор для измерения частоты пульса ( пульсилогиум ) и термоскоп для измерения температуры. [22]

В 1791 году Луиджи Гальвани описал роль электричества в нервах препарированных лягушек. В 1811 году Сезар Жюльен Жан Легаллуа изучал дыхание при вскрытии и повреждениях животных и обнаружил центр дыхания в продолговатом мозге . В том же году Чарльз Белл закончил работу над тем, что позже стало известно как закон Белла-Мажанди , который сравнивал функциональные различия между дорсальными и вентральными корешками спинного мозга . В 1824 году Франсуа Мажанди описал чувствительные корешки и представил первые доказательства роли мозжечка в равновесии , чтобы завершить закон Белла-Мажанди.

В 1820-х годах французский физиолог Анри Мильн-Эдвардс ввел понятие физиологического разделения труда, которое позволило «сравнивать и изучать живые существа, как если бы они были машинами, созданными промышленностью человека». Вдохновленный работами Адама Смита , Мильн-Эдвардс писал, что «тело всех живых существ, будь то животные или растения, напоминает фабрику... где органы, сравнимые с рабочими, непрерывно работают, чтобы производить явления, составляющие жизнь индивидуума». В более дифференцированных организмах функциональный труд мог быть распределен между различными инструментами или системами (названными им appareils ). [23]

В 1858 году Джозеф Листер изучал причины свертывания крови и воспаления, которые возникали после предыдущих травм и хирургических ран. Позже он открыл и применил антисептики в операционной, и в результате значительно снизил смертность от хирургических операций. [24]

Физиологическое общество было основано в Лондоне в 1876 году как обеденный клуб. [25] Американское физиологическое общество (APS) — некоммерческая организация, основанная в 1887 году. Общество «призвано содействовать образованию, научным исследованиям и распространению информации в области физиологических наук». [26]

В 1891 году Иван Павлов провел исследование «условных реакций», включавших выработку слюны у собак в ответ на звонок и зрительные стимулы. [24]

В 19 веке физиологические знания начали накапливаться быстрыми темпами, в частности, с появлением в 1838 году клеточной теории Маттиаса Шлейдена и Теодора Шванна . [27] В ней радикально утверждалось, что организмы состоят из единиц, называемых клетками. Дальнейшие открытия Клода Бернара (1813–1878) в конечном итоге привели к его концепции milieu interieur (внутренней среды), [28] [29] которая позже была подхвачена и отстаивалась как « гомеостаз » американским физиологом Уолтером Б. Кэнноном в 1929 году. Под гомеостазом Кэннон подразумевал «поддержание устойчивых состояний в организме и физиологических процессов, посредством которых они регулируются». [30] Другими словами, способность организма регулировать свою внутреннюю среду. Уильям Бомонт был первым американцем, который использовал практическое применение физиологии.

Физиологи девятнадцатого века, такие как Майкл Фостер , Макс Ферворн и Альфред Бине , основываясь на идеях Геккеля , разработали то, что стало называться «общей физиологией», единой наукой о жизни, основанной на действиях клеток, [23] позже переименованной в 20 веке в клеточную биологию . [31]

Поздний современный период

В 20 веке биологи заинтересовались тем, как функционируют организмы, отличные от человека, что в конечном итоге породило области сравнительной физиологии и экофизиологии . [32] Главными фигурами в этих областях являются Кнут Шмидт-Нильсен и Джордж Бартоломью . Совсем недавно эволюционная физиология стала отдельной субдисциплиной. [33]

В 1920 году Август Крог получил Нобелевскую премию за открытие того, как в капиллярах регулируется кровоток. [24]

В 1954 году Эндрю Хаксли и Хью Хаксли вместе со своей исследовательской группой открыли скользящие нити в скелетных мышцах , что сегодня известно как теория скользящих нитей. [24]

В последнее время ведутся интенсивные дебаты о жизнеспособности физиологии как дисциплины (жива она или мертва?). [34] [35] Если физиология, возможно, сейчас менее заметна, чем в золотой век 19-го века, [36] то это во многом потому, что эта область дала жизнь некоторым из самых активных областей современных биологических наук, таким как нейронаука , эндокринология и иммунология . [37] Более того, физиология по-прежнему часто рассматривается как интегративная дисциплина, которая может объединить в единую структуру данные, поступающие из различных областей. [35] [38] [39]

Известные физиологи

Женщины в физиологии

Первоначально женщины были в значительной степени исключены из официального участия в любом физиологическом обществе. Американское физиологическое общество , например, было основано в 1887 году и включало в свои ряды только мужчин. [40] В 1902 году Американское физиологическое общество избрало Иду Хайд первой женщиной-членом общества. [41] Хайд, представительница Американской ассоциации женщин с университетским образованием и всемирный сторонник гендерного равенства в образовании, [42] пыталась продвигать гендерное равенство во всех аспектах науки и медицины.

Вскоре после этого, в 1913 году, Дж. С. Холдейн предложил разрешить женщинам официально вступать в Физиологическое общество , которое было основано в 1876 году. [43] 3 июля 1915 года шесть женщин были официально приняты: Флоренс Бьюкенен , Уинифред Каллис , Рут Скелтон , Сара К. М. Соутон , Констанс Литам Терри и Энид М. Трайб . [44] Столетие избрания женщин было отмечено в 2015 году публикацией книги «Женщины-физиологи: празднование столетия и не только для Физиологического общества». ( ISBN  978-0-9933410-0-7 )

Среди выдающихся женщин-физиологов:

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Харпер, Дуглас. "физиология". Онлайн-словарь этимологии .
  2. ^ "Что такое физиология?". biology.cam.ac.uk . Кембриджский университет , биологический факультет. 16 февраля 2016 г. Получено 2018-07-07 .
  3. ^ Проссер, К. Лэдд (1991). Сравнительная физиология животных, экологическая и метаболическая физиология животных (4-е изд.). Хобокен, Нью-Джерси: Wiley -Liss. стр. 1–12. ISBN 978-0-471-85767-9.
  4. ^ abc Guyton, Arthur; Hall, John (2011). Учебник медицинской физиологии Guyton and Hall (12-е изд.). Филадельфия: Saunders / Elsevier . стр. 3. ISBN 978-1-4160-4574-8.
  5. ^ Видмайер, Эрик П.; Рафф, Хершел; Стрэнг, Кевин Т. (2016). Механизмы физиологии человека Вандера в функционировании организма . Нью-Йорк, Нью-Йорк: McGraw-Hill Education . С. 14–15. ISBN 978-1-259-29409-9.
  6. ^ Мойес, К. Д., Шульте, П. М. Принципы физиологии животных, второе издание. Пирсон/Бенджамин Каммингс. Бостон, Массачусетс, 2008.
  7. ^ "Физиология растений". Базовая биология. 2019. Получено 16 января 2019 .
  8. ^ Переда, А.Е. (апрель 2014 г.). «Электрические синапсы и их функциональные взаимодействия с химическими синапсами». Nature Reviews. Neuroscience . 15 (4): 250–63. doi :10.1038/nrn3708. PMC 4091911 . PMID  24619342. 
  9. ^ "Психические расстройства". Всемирная организация здравоохранения . ВОЗ . Получено 15 апреля 2017 г.
  10. ^ "Eszopiclone" (PDF) . FA Davis. 2017. Архивировано из оригинала (PDF) 24 ноября 2017 г. Получено 15 апреля 2017 г.
  11. ^ "Золпидем" (PDF) . FA Davis. Архивировано из оригинала (PDF) 22 декабря 2017 г. . Получено 15 апреля 2017 г. .
  12. ^ Bergman, Esther M; de Bruin, Anique BH; Herrler, Andreas; Verheijen, Inge WH; Scherpbier, Albert JJA; van der Vleuten, Cees PM (19 ноября 2013 г.). «Восприятие анатомии студентами в рамках медицинской программы проблемного обучения: феноменографическое исследование». BMC Medical Education . 13 : 152. doi : 10.1186/1472-6920-13-152 . PMC 4225514 . PMID  24252155. Наряду с физиологией и биохимией анатомия является одной из основных наук, которые должны преподаваться в медицинской программе. 
  13. ^ Гарланд, Т. младший; П. А. Картер (1994). "Эволюционная физиология" (PDF) . Ежегодный обзор физиологии . 56 : 579–621. doi :10.1146/annurev.ph.56.030194.003051. PMID  8010752. Архивировано из оригинала (PDF) 2021-04-12 . Получено 2008-04-11 .
  14. ^ "Физиология". Наука прояснена . Advameg, Inc. Получено 29-08-2010 .
  15. ^ Хелен Селин, Медицина в разных культурах: история и практика медицины в незападных культурах (2003), стр. 53.
  16. ^ Бирма, Д.П.; Чакраворти, Махарани. От физиологии и химии к биохимии . Pearson Education. стр. 8.
  17. ^ «Ранняя медицина и физиология». ship.edu .
  18. ^ abc «Гален Пергамский». Британская энциклопедия . 6 марта 2024 г.
  19. ^ Фелл, К.; Пирсон, Ф. (ноябрь 2007 г.). «Исторические перспективы торакальной анатомии». Клиники торакальной хирургии . 17 (4): 443–8. doi :10.1016/j.thorsurg.2006.12.001. PMID  18271159.
  20. ^ Эпплбаум, Уилбур (2000). Энциклопедия научной революции: от Коперника до Ньютона . Routledge. стр. 344. Bibcode :2000esrc.book.....A.
  21. ^ Rampling, MW (2016). «История теории кровообращения». Клиническая гемореология и микроциркуляция . 64 (4): 541–549. doi :10.3233/CH-168031. ISSN  1875-8622. PMID  27791994. S2CID  3304540.
  22. ^ "Santorio Santorio (1561-1636): Medicina statica". Vaulted Treasures . Университет Вирджинии, Библиотека медицинских наук Клода Мура.
  23. ^ ab Brain, Роберт Майкл (2015-05-01). Пульс модернизма: физиологическая эстетика в Европе конца века. Издательство Вашингтонского университета. ISBN 978-0-295-80578-8.
  24. ^ abcd "Вехи в физиологии (1822-2013)" (PDF) . Physiology Info . 1 октября 2013 г. Архивировано из оригинала (PDF) 18 сентября 2015 г. Получено 25 июля 2015 г.
  25. ^ "История общества". Физиологическое общество . Архивировано из оригинала 2017-02-14 . Получено 2017-02-21 .
  26. ^ "Американское физиологическое общество > О нас". the-aps.org . Архивировано из оригинала 2018-10-21 . Получено 2017-02-21 .
  27. ^ «Введение в физиологию: история, биологические системы и отрасли». www.medicalnewstoday.com . 2017-10-13 . Получено 2020-10-01 .
  28. ^ Бернар, Клод (1865). Введение в изучение экспериментальной медицины . Нью-Йорк: Dover Publications (опубликовано в 1957 г.).
  29. ^ Бернард, Клод (1878). Лекции о явлениях жизни, общих для животных и растений . Спрингфилд: Томас (опубликовано в 1974 году).
  30. ^ Браун Теодор М.; Фи Элизабет (октябрь 2002 г.). «Уолтер Брэдфорд Кэннон: пионер физиологии человеческих эмоций». Американский журнал общественного здравоохранения . 92 (10): 1594–1595. doi :10.2105/ajph.92.10.1594. PMC 1447286 . 
  31. ^ Хейлброн, Джон Л. (2003-03-27). Оксфордский компаньон по истории современной науки. Oxford University Press. стр. 649. ISBN 978-0-19-974376-6.
  32. ^ Федер, ME; Беннетт, AF; WW, Burggren; Хьюи, RB (1987). Новые направления в экологической физиологии . Нью-Йорк: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-34938-3.
  33. ^ Гарланд, Теодор младший ; Картер, PA (1994). "Эволюционная физиология" (PDF) . Annual Review of Physiology . 56 (1): 579–621. doi :10.1146/annurev.ph.56.030194.003051. PMID  8010752. Архивировано из оригинала (PDF) 2021-04-12 . Получено 2008-04-11 .
  34. ^ Пинтер, ГГ; Пинтер, В. (1993). «Является ли физиология умирающей дисциплиной?». Физиология . 8 (2): 94–95. doi :10.1152/physiologyonline.1993.8.2.94.
  35. ^ ab Lemoine, Maël; Pradeu, Thomas (2018-07-01). «Анализировать значения термина «физиология» для оценки жизнеспособности дисциплины» (PDF) . Physiology . 33 (4): 236–245. doi : 10.1152/physiol.00015.2018 . ISSN  1548-9221. PMID  29873600.
  36. ^ Кремер, Ричард Л. (2009). «Физиология». В Bowler & Pickstone (ред.). Кембриджская история современной биологической и земной науки . Кембридж: Cambridge University Press. стр. 342–366. doi :10.1017/CHOL9780521572019.019. ISBN 9781139056007.
  37. ^ Нобл, Денис (2013). «Больше о физиологии без границ». Физиология . 28 (1): 2–3. doi :10.1152/physiol.00044.2012. ISSN  1548-9213. PMID  23280350. S2CID  22271159.
  38. ^ Нил, Джимми Д.; Бенос, Дейл Дж. (1993). «Связь молекулярной биологии с интегративной физиологией». Физиология . 8 (5): 233–235. doi :10.1152/physiologyonline.1993.8.5.233.
  39. ^ Нобл, Денис (2002-03-01). «Моделирование сердца — от генов к клеткам и целому органу». Science . 295 (5560): 1678–1682. Bibcode :2002Sci...295.1678N. doi :10.1126/science.1069881. ISSN  0036-8075. PMID  11872832. S2CID  6756983.
  40. ^ "Американское физиологическое общество > Основатели". the-aps.org . Американское физиологическое общество. Архивировано из оригинала 2017-01-07 . Получено 2017-02-08 .
  41. ^ Tucker, GS (декабрь 1981 г.). «Ида Генриетта Хайд: первая женщина — член общества» (PDF) . The Physiologist . 24 (6): 1–9. PMID  7043502. Архивировано из оригинала (PDF) 22-01-2017 . Получено 27-04-2017 .Значок открытого доступа
  42. ↑ Бутин, Ян (31 декабря 1999 г.). «Ида Генриетта Хайд». Еврейские женщины: всеобъемлющая историческая энциклопедия . Архив еврейских женщин.
  43. ^ "Женщины в физиологии". Физиологическое общество . Архивировано из оригинала 2018-11-06 . Получено 2018-01-11 .
  44. ^ "Женщины в физиологии". physoc.org . Архивировано из оригинала 2018-11-06 . Получено 2015-05-15 .
  45. ^ "Премия имени Бодила М. Шмидта-Нильсена за выдающиеся заслуги в области науки и образования". www.pathwaystoscience.org . Получено 01.10.2020 .
  46. ^ «Карл Кори и Герти Кори». Британская энциклопедия . 23 февраля 2024 г.
  47. ^ "Цикл Кори". TheFreeDictionary.com .
  48. ^ "Факты о Нобелевских премиях по физиологии и медицине". nobelprize.org . Nobel Media AB . Получено 23.09.2016 .
  49. ^ "Гертруда Б. Элион". Encyclopaedia Britannica . 29 февраля 2024 г.
  50. ^ "Нобелевская премия по физиологии и медицине 2004 года". nobelprize.org .
  51. ^ "Франсуаза Барре-Синусси - биография - французский вирусолог". Encyclopaedia Britannica . 26 июля 2023 г.
  52. ^ "Элизабет Х. Блэкберн". Encyclopaedia Britannica . 2 мая 2024 г.
  53. ^ "Кэрол В. Грейдер | Биография, Нобелевская премия и факты | Britannica". Encyclopaedia Britannica . Получено 2023-02-08 .

Библиография

Физиология человека

Физиология животных

Физиология растений

Физиология грибов

Физиология протистанов

Физиология водорослей

Бактериальная физиология

Внешние ссылки