فیزیولوژی چیست؟
مطالعه فیزیولوژی به یک معنا مطالعه زندگی است. این علم سؤالاتی را راجع به عملکرد داخلی موجودات و نحوه تعامل آن‌ها با دنیای اطرافشان مطرح می‌کند. بر طبق آزمایش‌هایی که در علم فیزیولوژی مورد بررسی قرار می‌گیرند، مشخص می‌شود که چگونه اندام‌ها و سیستم‌ها در بدن کار می‌کنند، چگونه ارتباط بین آن‌ها برقرار می‌شود و شرایط مطلوب موجود در سیستم‌های یک ارگانیسم چیست و چگونه جاندار برای بقای خود باید این شرایط را حفظ کند.
علم فیزیولوژی بسیاری از رشته‌ها در زیست شناسی انسان و فراتر از آن را پوشش می‌دهد.
به طور خاص، فیزیولوژی انسان به زیر شاخه‌هایی تفکیک می‌شود. مباحث موجود در هر زیر شاخه، اطلاعات گسترده‌ای را پوشش می‌دهند. محققان این زمینه می‌توانند روی هر موضوعی از اندامک‌های میکروسکوپی در فیزیولوژی سلول تا مباحث گسترده‌تر مانند اکوفیزیولوژی که به موجودات کامل و چگونگی سازگاری آن‌ها با محیط‌های زیست می‌شود، مطالعه کنند.
مهمترین بازوی تحقیقات فیزیولوژیکی دنیای پزشکی امروز، «فیزیولوژی کاربردی انسان» (Applied Human Physiology) است. این علم زمینه سیستم‌های بیولوژیکی را در سطح سلول، اندام، سیستم، آناتومی، ارگانیسم و هر عاملی که در این میان قرار دارد را مورد بررسی قرار می‌دهد.
در این مطلب، ما به برخی از زیر بخش‌های مختلف فیزیولوژی خواهیم پرداخت و مختصراً درباره این علم گسترده توضیح خواهیم داد. در ابتدا به طور مختصر، تاریخچه علم فیزیولوژی را مورد بررسی قرار می‌دهیم.
تاریخچه علم فیزیولوژی
توضیحات اولیه درباره چگونگی عملکرد اندام‌ها یا عملکردهای بدن انسان، غالباً براساس فرایندهایی که برای دانشمندان آشنا بودند، حدس زده می‌شد. به عنوان مثال، برخی فکر می‌کردند تشکیل جنین شبیه چگونگی تبدیل شیر به پنیر است. سایر دانشمندان اولیه، جریان خون در بدن را با الگوهای آب و هوا مقایسه می‌کردند.
در قرن هفدهم، میکروسکوپ‌ها امکان جدیدی برای مطالعه بر روی سلول‌هایی که بدن انسان را تشکیل می‌دهند، ایجاد کردند که این مطالعات به درک جدیدی از فیزیولوژی منجر شدند. اخیراً، ابزارهایی مانند فناوری‌های تعیین توالی ژن و انواع جدیدی از اسکن‌های بدن، به فیزیولوژیست‌ها امکان شناخت گسترده‌ای از عملکرد سیستم‌های بدن را داده‌اند.
ریشه مطالعات فیزیولوژی به هند و مصر باستان باز می‌گردد. به عنوان یکی از شاخه‌های رشته پزشکی، قدمت مطالعات فیزیولوژی حداقل به زمان «بقراط» (Hippocrates) بر می‌گردد که به پدر علم پزشکی معروف است و ۴۲۰ سال قبل از میلاد زندگی می‌کرده است.
بقراط
تصویر ۲: بقراط ملقب به پدر علم پزشکی جهان
بقراط تئوری اخلاط چهارگانه را ابداع كرد و اظهار داشت كه بدن از چهار نوع مایعات مجزا تشکیل شده است که شامل موارد زیر هستند:
هر گونه اختلال در نسبت‌های این مایعات در بدن، با توجه به تئوری اخلاط چهارگانه، باعث بروز انواع بیماری‌ها می‌شود.
«کلوديوس جالینوس» (Claudius Galenus) از پزشکان یونان باستان که به عنوان گالن نیز شناخته می‌شود، تئوری بقراط را اصلاح کرد و اولین کسی بود که از این آزمایش برای به دست آوردن اطلاعات در مورد سیستم‌های بدن استفاده کرد. از او به عنوان بنیانگذار فیزیولوژی تجربی یاد می‌شود.
«جین فرنل» (Jean Fernel) (1497-1558)، یک پزشک فرانسوی بود که برای اولین بار اصطلاح فیزیولوژی را (کلمه‌ای با ریشه زبان یونان باستان) معرفی کرد که به معنی مطالعه طبیعت است.
فرنل همچنین اولین کسی بود که کانال ستون فقرات را توصیف کرد (فضایی در ستون فقرات که نخاع از آن عبور می‌کند). یکی دیگر از جهش‌های پیشرو در دانش فیزیولوژی با انتشار کتاب «ویلیام هاروی» (William Harvey) با عنوان تئوری آناتومیکی بر پایه حرکات قلب و خون در جانوران بود که در سال 1628 منتشر شد.
ویلیام هاروی
هاروی اولین کسی بود که گردش خون سیستمی و گردش خون از طریق مغز و بدن که به وسیله قلب ایجاد می‌شود را توصیف کرد.
شاید جای تعجب داشته باشد که تا سال 1800 بسیاری از اقدامات پزشکی مبتنی بر اخلاط چهارگانه بقراط انجام می‌گرفت (برای مثال حجامت). در سال 1838، هنگامی که تئوری سلولی «ماتیاس شلیدن» (Matthias Schleiden) و «تئودور شوآن» (Theodor Schwann) در مجامع علمی مطرح شد، که می‌گفت بدن از سلول‌های کوچک منفرد ساخته شده است، تغییر فکری در زمینه‌های مختلف پزشکی رخ داد.
پس از سال ۱۸۳۸، زمینه‌های مختلف علم فیزیولوژی گسترش یافت و به سرعت پیشرفت کرد:
«جوزف لیستر» (Joseph Lister): در سال 1858 این دانشمند در ابتدا به مطالعه آسیب انعقادی و التهاب به دنبال جراحت در بدن پرداخت و در ادامه موفق به کشف و استفاده از ضد عفونی کننده نجات بخش شد.
«ایوان پاولوف» (Ivan Pavlov): در سال 1891 پاسخ‌های شرطی فیزیولوژیکی در سگ‌ها را مورد بررسی قرار داد.
«آگوست کروگ» (August Krogh): در سال 1910 به دلیل کشف نحوه تنظیم جریان خون در مویرگ‌ها، جایزه نوبل را به دست آورد.
«اندرو هاکسلی و آلن هاودکین» (Andrew Huxley and Alan Hodgkin): در سال ۱۹۵۲ مکانیسم یونی را کشف کردند که بر اثر آن انتقال پالس‌های عصبی صورت می‌گیرد.
اندرو هاکسلی و «هیو هاکسلی» (Hugh Huxley): در سال 1954 با کشف رشته‌های لغزنده در عضلات اسکلتی پیشرفت‌هایی در مطالعه ماهیچه‌ها ایجاد کردند.
رشته های لغزنده ماهیچه
تصویر ۴: تئوری رشته‌های لغزنده انقباض ماهیچه‌ای؛ برای ایجاد انقباض و انبساط ماهیچه‌ای رشته‌های اکتین بر روی رشته‌های میوزین می‌لغزند.
سیستم‌های بیولوژیکی (Biological Systems)
سیستم‌های بیولوژیکی مهمی که در مطالعه فیزیولوژی انسان مورد بررسی قرار می‌گیرند به شرح زیر هستند:
سیستم گردش خون (Circulatory System): این سیستم زیستی از بخش‌های مختلفی از جمله قلب، رگ‌های خونی و سلول‌های خون تشکیل شده است که با مطالعه آن، نحوه عملکرد گردش خون در بیماری و سلامتی بدن مورد شناسایی قرار می‌گیرد.
سیستم گوارش و دفع مواد زائد (Digestive/Excretory System): مراحل حرکت مواد جامد از دهان به مخرج در این سیستم انجام می‌شود. مطالعات این سیستم شامل بررسی طحال، کبد و لوزالمعده، تبدیل غذا به سوخت و خروج نهایی آن از بدن است.
دستگاه گوارشی و دفعی
تصویر ۵: دستگاه گوارشی و دفعی
سیستم غدد درون ریز (Endocrine System): مطالعه سیستم غدد درون ریز در واقع شناخت هورمون‌های غدد درون ریز است که سیگنال‌هایی را در سراسر ارگانیسم منتقل می‌کنند و به سلول‌های بدن کمک می‌کنند تا به صورت هماهنگ به این سیگنال‌ها پاسخ دهند. غدد درون ریز اصلی شامل غدد هیپوفیز، تیروئید، آدرنال، لوزالمعده، پاراتیروئید و غده‌های جنسی بدن هستند. این غده‌ها به صورت تخصصی هورمون‌ها را آزاد می‌کنند اما تقریباً تمام اندام‌ها هورمون‌های غدد درون ریز را ترشح می‌کنند.
سیستم ایمنی (Immune System): سیستم دفاعی طبیعی بدن از گلبول‌های سفید، تیموس و سیستم‌های لنفاوی تشکیل شده است. یک مجموعه پیچیده از گیرنده‌ها و مولکول‌ها برای محافظت از میزبان در برابر حملات پاتوژن‌ها ترکیب می‌شوند. مولکول‌هایی مانند آنتی بادی و سیتوکین‌ها از جمله مولکول‌های سیستم ایمنی هستند که کاملا به صورت اختصاصی عمل می‌کنند.
سیستم پوششی (Integumentary System): پوست، مو، ناخن، غدد عرق و غدد چربی (ترشح کننده یک ماده روغنی یا موم) از اجزای تشکیل دهنده سیستم پوششی به شمار می‌آیند.
سیستم عضلانی اسکلتی (Musculoskeletal System): اسکلت و ماهیچه‌ها، تاندون‌ها، رباط‌ها و غضروف‌ها از بخش‌های مهم سیستم عضلانی اسکلتی هستند. مباحث دیگر سیستم عضلانی اسکلتی که در فیزیولوژی مورد مطالعه قرار می‌گیرند شامل مغز استخوان (جایگاه ساخت گلبول‌های قرمز خون به شمار می‌آید) و چگونگی ذخیره کلسیم و فسفات در استخوان‌ها هستند.
