Физиология

Наука
Физиология   (от др.-греч. φύσις — природа и λόγος — слово)
Предмет изучения	жизнедеятельность организмов и систем
Основные направления	медицина, биология
Медиафайлы на Викискладе

Физиология (от др.-греч. φύσις — природа и λόγος — слово) — наука о жизнедеятельности организмов, их отдельных систем, органов и тканей и регуляции физиологических функций; изучает также закономерности взаимодействия живых организмов с окружающей средой, их поведение в различных условиях.

История физиологии

Первоначальные сведения из области Физиологии были получены в глубокой древности на базе эмпирических наблюдений натуралистов и врачей и особенно анатомических вскрытий трупов животных и людей. На протяжении многие веков во взглядах на организм и его отправления господствовали идеи Аристотеля (IV век до нашей эры) и Гиппократа (V век до нашей эры). Однако наиболее существенный прогресс Физиологии был определён широким внедрением вивисекционных экспериментов, начало которых было положено ещё в Древнем Риме Галеном (II век до нашей эры). В средние века накопление биологических знаний определялось запросами медицины. В эпоху Возрождения развитию Физиологии способствовал общий прогресс наук.

Физиологии как наука ведёт своё начало от работ английского медика Уильяма Гарвея, который своей работой 1628 года «Анатомическое исследование о движении сердца и крови у животных» сделал первые шаги физиологии как науки. Гарвеем были сформулированы представления о большом и малом кругах кровообращения и о сердце как двигателе крови в организме. Гарвей первый установил, что кровь по артериям течёт от сердца и по венам возвращается к нему. Основу для открытия кровообращения подготовили исследования анатомов Андреаса Везалия, Мигеля Сервета, Ренальдо Коломбо. Итальянский биолог Марчелло Мальпиги, впервые в 1661 году описавший капилляры, доказал правильность представлений о кровообращении. Ведущим достижением Физиологии, определившим её последующую материалистическую направленность, явилось открытие в первой половине XVII века французским учёным Рене Декартом рефлекторного принципа, согласно которому всякая деятельность организма является отражением — рефлексом — внешних воздействий, осуществляющихся через центральную нервную систему. Декарт предполагал, что чувствительные нервы являются приводами, которые натягиваются при раздражении и открывают клапаны на поверхности мозга. Через эти клапаны выходят «животные духи», которые направляются к мышцам и вызывают их сокращение. В XVIII веке в Физиологии внедряются физические и химические методы исследования. Особенно активно применялись идеи и методы механики. Так, итальянский учёный Джованни Борелли использует законы механики для объяснения движений животных, механизма дыхательных движений. Он же применил законы гидравлики к изучению движения крови в сосудах. В 1773 году английский учёный Стивен Гейлс определил величину кровяного давления.

К первой половине XVIII века относится начало развития Физиологии в России. В открытой в 1725 году Петербургской академии наук была создана кафедра анатомии и физиологии. Возглавлявшие её Даниил Бернулли, Леонард Эйлер, Иосия Вейтбрехт занимались вопросами биофизики движения крови. Важными для Физиологии были исследования Михаила Ломоносова, придававшего большое значение химии в познании физиологических процессов. Ведущую роль в развитии Физиологии в России сыграл медицинский факультет Московского университета, открытого в 1755 году. Преподавание основ Физиологии вместе с анатомией и другими медицинскими специальностями было начато Семёном Зыбелиным. В 1798 была основана Петербургская медико-хирургическая академия, где в дальнейшем Физиология также получила значительное развитие. В XIX веке Физиология окончательно отделилась от анатомии. Определяющее значение для развития Физиологии в это время имели достижения органической химии, открытие закона сохранения и превращения энергии, клеточного строения организма и создание теории эволюционного развития органического мира.

В 1828 году немецкий химик Фридрих Вёлер синтезировал из неорганических веществ органическое соединение — мочевину и тем самым подорвал виталистические представления об особых свойствах химических соединений организма. Вскоре учёный Юстус Либих, а затем и многие другие учёные синтезировали различные органические соединения, встречающиеся в организме, и изучили их структуру. Эти исследования положили начало анализу химических соединений, участвующих в построении организма и обмене веществ. Развернулись исследования обмена веществ и энергии в живых организмах. Были разработаны методы прямой и непрямой калориметрии, позволившие точно замерять количество энергии, заключённой в различных пищевых веществах, а также освобождаемой животными и человеком в покое и при работе; определены нормы питания. Значительное развитие получила Физиология нервно-мышечной ткани. Этому способствовали разработанные методы электрического раздражения и механической графической регистрации физиологических процессов. Русские учёные Иван Сеченов и Василий Данилевский впервые зарегистрировали электрические явления в центральной нервной системе. Развернулись исследования нервной регуляции физиологических функций с помощью методик перерезок и стимуляции различных нервов. Немецкий учёный Эрнст Вебер открыли тормозящее действие блуждающего нерва на сердце, русский физиолог Илья Цион — учащающее сердечные сокращения действие симпатического нерва, Иван Павлов — усиливающее действие этого нерва на сердечные сокращения. Александр Вальтер в России, а затем Клод Бернар во Франции обнаружили симпатические сосудосуживающие нервы.

Выдающееся значение для развития Физиологии имели работы Сеченова, открывшего в 1862 году процесс торможения в центральной нервной системе. Он показал, что раздражение мозга в определённых условиях может вызывать особый тормозной процесс, подавляющий возбуждение. Сеченовым было также открыто явление суммации возбуждения в нервных центрах. Его работы способствовали утверждению материалистической физиологии. Под влиянием исследований Сеченова Сергей Боткин и Павлов ввели в Физиологию понятие Нервизма, то есть представление о преимущественном значении нервной системы в регулировании физиологических функций и процессов в живом организме. Во второй половине XIX века с широким применением метода экстирпации (удаления) было начато изучение роли различных отделов головного и спинного мозга в регуляции физиологических функций. Широкое развитие получила экспериментально-хирургическая методика для наблюдения над функциями внутренних органов, особенно органов пищеварения, Павлов установил основные закономерности в работе главных пищеварительных желёз, механизм их нервной регуляции, изменение состава пищеварительных соков в зависимости от характера пищевых и отвергаемых веществ. Исследования Павлова, отмеченные в 1904 году — Нобелевской премией, позволили понять работу пищеварительного аппарата как функционально целостной системы. В XX веке начался новый этап в развитии Физиологии, характерной чертой которого был переход от узкоаналитического понимания жизненных процессов к синтетическому. Огромное влияние на развитие отечественной и мировой Физиологии оказали работы Павлова и его школы по физиологии высшей нервной деятельности. Открытие Павловым условного рефлекса позволило на объективной основе приступить к изучению психических процессов, лежащих в основе поведения животных и человека. На протяжении многолетнего исследования высшей нервной деятельности Павловым установлены основные закономерности образования и торможения условных рефлексов, физиология анализаторов, типы нервной системы, выявлены особенности нарушения высшей нервной деятельности при экспериментальных неврозах, разработана корковая теория сна и гипноза, заложены основы учения о двух сигнальных системах.

Классификация физиологии

Физиологию подразделяют на общую, частную и прикладную:
Общая физиология изучает общие свойства живой материи: свойства биологических мембран и отдельных клеток; реакции на различные раздражители, раздражимость и возбудимость; процессы возбуждения, торможения; особенности эволюционного и возрастного развития физиологических функций (эволюционная и возрастная физиологии).
Частная физиология исследует свойства отдельных тканей и органов, а также закономерности их объединений в функциональные системы.
Прикладная физиология изучает общие и частные закономерности деятельности живых организмов и особенно человека в соответствии со специальными задачами — клиническая физиология, физиология труда, спорта, питания, авиационная, космическая и подводная физиология, физиология сельскохозяйственных животных.

Принято условно подразделять физиологию также на нормальную и патологическую:
Нормальная физиология исследует преимущественно закономерности жизнедеятельности нормального здорового организма, его взаимодействие со средой, механизмы устойчивости и адаптации функций к действию различных отклоняющих факторов.
Патологическая физиология изучает измененные функции больного организма, процессы компенсации, адаптации отдельных функций при различных заболеваниях, механизмы выздоровления и реабилитации (патологическая физиология).

Выделяют также сравнительную физиологию, в задачи которой входит изучение общего и особенного в функциях животных организмов, стоящих на различных ступенях эволюционного развития, видового и индивидуального развития — онтогенеза и филогенеза организма. Предметом изучения эволюционной физиологии является становление физиологических функций в процессе эволюционного развития. Специальный раздел физиология — психофизиология — посвящен изучению психической деятельности человека и животных.

Связь физиологии с другими науками

Физиология связана с анатомией, гистологией, цитологией, биохимией, биофизикой, бионикой, биологией, широко использует положения, и методы физики, химии, кибернетики и математики. Изучение эволюционных закономерностей происходит в тесном контакте с эмбриологией. Физиология высшей нервной деятельности связана с психологией и педагогикой. Физиология сельскохозяйственных животных имеет непосредственное значение для животноводства, составляя основу развития зоотехники и ветеринарии. В определенной степени физиология является теоретической основой медицины; достижения физиологии используются в целях профилактики и более эффективного лечения заболеваний. Практическая медицина, в свою очередь, ставит перед физиологией новые задачи. Всё большее развитие получает специальная физиология, изучающая социальные проблемы, такие как психоэмоциональный стресс, алкоголизм. Данные физиологии как одной из основных естественных наук широко используются философией для дальнейшего развития материалистического мировоззрения.

Методы исследования физиологии

Основным методом познания закономерностей жизнедеятельности организмов в физиологии является эксперимент. Большинство физиологических экспериментов проводится на животных. Однако всякий эксперимент, осуществленный в искусственных условиях, не имеет абсолютного значения, а результаты его не могут быть безоговорочно перенесены на человека и животных, находящихся в естественных условиях существования. Различают несколько форм проведения физиологического эксперимента:
Острый эксперимент — при котором у животных, находящихся иод наркозом, применяют следующие методические приемы: производят искусственную изоляцию органов и тканей, иссечение и искусственное раздражение различных органов, отведение биопотенциалов.
Хронический эксперимент — позволяет неоднократно повторять исследования на одном живом объекте. В хроническом эксперименте используют такие методические приемы, как наложение искусственных фистул, гетерогенные анастомозы нервов, пересадки различных органов, вживление электродов. В условиях хронического эксперимента изучают сложные формы поведения, для чего используют методику условных рефлексов или различные инструментальные методики в сочетании с раздражением мозговых структур и регистрацией биоэлектрической активности с помощью вживленных электродов. Все большее распространение для изучения физиологических функций приобретают телестимуляция и телеметрия.
Клинические и функциональные пробы — также являются одной из форм физиологического эксперимента. Особую форму физиологического эксперимента представляют опыты по воспроизведению у животных патологических процессов и заболеваний. Методические усовершенствования в корке изменили экспериментальную технику и способы регистрации экспериментальных данных. На смену механическим системам пришли электронные преобразователи. Все большее распространение получает запись результатов физиологических экспериментов на магнитной и перфорационной ленте и последующая их обработка на электронной вычислительной машине.

Галерея

• Основоположники физиологии
• 

  Иван Павлов (1578—1657)

• 

  Марчелло Мальпиги (1628—1694)

• 

  Рене Декарт (1596—1650)

• 

  Леонард Эйлер (1707—1783)

• 

  Михаил Ломоносов (1711—1765)

• 

  Сергей Боткин (1832—1889)

• 

  Иван Павлов (1849—1936)

Литература

• Физиология / Большая Российская энциклопедия // научно-редакционный совет: председатель - Ю. С. Осипов и др. — Москва : Большая Российская энциклопедия, Т. 33: Уланд - Хватцев. — 2017. — 798 с. — ISBN 978-5-85270-370-5
• Физиология / Большая советская энциклопедия // Глав. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — Москва : Сов. энциклопедия, Т. 27: Ульяновск-Франкфорт. — 1977. — 622 с.
• Физиология / Большая медицинская энциклопедия // гл. ред. акад. Б. В. Петровский ; [Акад. мед. наук СССР]. — 3-е изд. — Москва : Сов. энциклопедия, Т. 26: Углекислые воды - Хлор. — 1985. — 560 с.