生理学(生物学分支学科)

生理学,是研究活机体的正常生命活动规律的生物学分支学科。它以生物机体的功能为研究对象。生物机体的功能就是整个生物及其各个部分所表现的各种生命现象或生理作用,例如呼吸、消化、循环、肌肉运动等等。生理学的任务就是要研究这些生理功能的发生机制、条件以及机体的内外环境中各种变化对这结功能的影响医学^教育网搜集整理,从而掌握各种生理变化的规律。

发展简史

以实验为特征的近代生理学始于17世纪。1628年英国医生哈维发表了有关血液循环的名著《动物心血运动的研究》一书,这是历史上首次以实验证明了人和高等动物血液是从左心室输出,通过体循环动脉而流向全身组织,然后汇集于静脉而回到右心房,再经过肺循环而入左心房。这样,心脏便成为血液循环的中心。

但哈维当时由于工具的限制,动脉与静脉之间是怎样连接的还只能依靠臆测,认为动脉血是穿过组织的孔隙而通向静脉。直至1661年意大利组织学家马尔皮基应用简单的显微镜发现了毛细血管之后,血液循环的全部路径才搞清楚,并确立了循环生理的基本规律。

在17世纪法国哲学家笛卡儿首先将反射概念应用于生理学,认为动物的每一活动都是对外界刺激的必要反应,刺激与反应之间有固定的神经联系,他称这一连串的活动为反射。反射概念直至19世纪初期由于脊髓背根司感觉和腹根司运动的发现,才获得结构与功能的依据。这一概念为后来神经系统活动规律的研究开辟了道路。

在18世纪,法国化学家拉瓦锡首先发现氧气和燃烧原理,指出呼吸过程同燃烧一样,都要消耗氧和产生二氧化碳,从而为机体新陈代谢的研究奠定了基础。意大利物理学家伽伐尼发现动物肌肉收缩时能够产生电流,于是开始了生物电学这一新的生理研究领域。

19世纪,生理学开始进入全盛时期。首先应提到法国的著名生理学家贝尔纳,他在生理学的多方面进行了广泛的实验研究并作出卓越贡献,特别重要的是他提出的内环境概念已成为生理学中的一个指导性理论。他指出血浆和其他细胞外液乃是动物机体的内环境,是全身细胞直接生活的环境,内环境理化因素如温度、酸碱度和渗透压等的恒定是保持生命活动的必要条件。

德国的路德维希所创造的记纹器,长期以来成为生理学实验室的必备仪器,他对血液循环的神经调节作出重要贡献,对肾脏的泌尿生理提出有价值的设想。和他同时代的德国海登海因除了对肾脏泌尿生理提出不同的设想外,还首次运用了慢性的小胃制备法以研究胃液分泌的机制,被称为海氏小胃;这小胃制备法后来经俄国的著名生理学家巴甫洛夫改良成为巴氏小胃,从而分别证明了胃液分泌的调节既有体液机制又有神经机制,他们都对消化生理作出不朽的贡献。

德国的物理学家和生理学家亥姆霍兹除运用他的丰富的物理学知识对于视觉和听觉生理作出杰出的贡献外,还创造了测量神经传导速度的简写而相当准确的方法,为后人所称道。

20世纪前半期,生理学研究在各个领域都取得了丰富的成果。1903年英国的谢灵顿出版了他的名著《神经系统的整合作用》,对于脊髓反射的规律进行了长期而精密的研究,为神经系统的生理学奠定了巩固的基础。与此同时,巴甫洛夫从消化液分泌机制的研究转到以唾液分泌为客观指标对大脑皮层的生理活动规律进行了详尽的研究,提出著名的条件反射概念和高级神经活动学说。

美国的坎农在长期研究自主神经系统生理的基础上,于1929年提出著名的稳态概念,进一步发展了贝尔纳的内环境恒定的理论,认为内环境理化因素之所以能够在狭小范围内波动而始终保持相对稳定状态,主要有赖于自主神经系统和有关的某些内分泌激素的经常性调节。

坎农的稳态概念在20世纪40年代由于控制论的结合,乃广泛地认识到机体各个部分从细胞到器官系统的活动,都依靠自身调节机制的作用而保持相对稳定状态,这些调节机制都具有负反馈作用。从此以后,控制论、系统分析和电子计算机等一系列新观念新技术的引进,使得生理学在定量研究方面迈出了一大步,出现数学生理学这一新边缘学科。

中国近代生理学的研究自20世纪20年代才开始发展。1926年在生理学家林可胜的倡议下,成立中国生理学会翌年创刊《中国生理学杂志》,新中国成立后,改称《生理学报》。中国生理学家在这个刊物上发表了不少很有价值的研究论文,受到国际同行的重视。

学科任务

生理学的任务是阐明机体及其各组成部分所表现的各种正常的生命现象、活动规律及其产生机制,以及机体内、外环境变化对这些功能性活动的影响和机体所进行的相应调节,并揭示各种生理功能在整体生命活动中的意义。

研究方法

生理学既然是研究生命活动规律的科学,必然要以活着的机体、器官或组织细胞作为实验观察的对象,即使作模拟、作数学模型、作系统分析(systemana1ysis),也必须以对活机体、器官、组织细胞的观察为依据。在生理学实验中,既要能够全面、透彻地揭示出所研究的功能活动的规律,同时又要求所观察的机体、器官、组织细胞能保持其正常状态,而这两方面常常难于兼顾。

解决这个问题的关键是,不但要有深思熟虑的实验设计,而且必须有适当的技术手段。正如恩格斯所指出的,生理学是进入了更高级阶段的物理学和化学。生理科学研究中所运用的技术几乎都是从其它精密基础学科领域和工业技术中引进并加以改造应用的。因此,生理学的发展在很大程度上依赖于精密基础科学的发展和工业技术的水平。但更有决定意义的是,生理科学工作者要及时把握这些方面的新成就,并善于改造和应用这些新成就。

生理学是一门实验性科学。研究方法对生理学的发展起着十分重要的作用,主要有:

1.动物实验:动物实验包括急性和慢性动物实验,是生理学研究采用的主要方法,但由于动物与人类的差别,不能把动物实验的结果简单地套用于人体。

2.人体实验:进行人体实验、获得人类的生理参数和了解功能调节机制是人类了解自己的最有效途径,只有在不影响人体健康的情况下,才允许进行人体实验。

3.调查研究:调查研究是以人的群体为对象进行的,如人体生理正常值需要在大样本人群中进行测量和统计。

研究水平

生理学的研究是在细胞、器官和系统、以及整体这样三个水平上进行的:

1、细胞和分子水平的研究:可以分析某种细胞、构成细胞的分子或基因的生理特性、功能及其调节机制;

2、器官和系统水平的研究:可以了解一个器官或系统的功能、其在机体中所起的作用和内在机制,以及各种因素对它活动的影响;

3、整体水平的研究:就是以完整的机体为研究对象,观察和分析在各种生理条件下不同的器官、系统之间互相联系、互相协调的规律。

值得指出的是,这三个水平的研究,它们相互间不是孤立的,而是互相联系、互相补充的。要阐明某一生理功能的机制,一般需要对细胞和分子、器官和系统,以及整体三个水平的研究结果进行分析和综合,才能得出比较全面的结论。

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