关于生物学子领域生理学的研究

生理学的发展历史

生理学（physiology）是生物学的一门主要子领域，主要研究生物体及其各组成部分，在活体系统中化学或物理的功能活动。根据研究对象的不同，生理学一般被分为植物生理学和动物生理学，但生理学的基本原理是对地球上所有的生物来说一致的。比如许多研究酵母的细胞的生理学结果也可以运用在人的细胞中。动物生理学包括人类生理学和其他动物的生理学，植物生理学也从这个分支的许多成果获益。从生理学中分出来的新的学科有生物化学、生物物理学和生物力学。医药学从生理学的成果也收益很大。生理学的研究可以追溯到古印度文明，埃及有解剖研究但没有活体解剖。人体生理学作为医疗领域的研究可以追溯到至少公元前420年的医学之父-希波克拉底。古希腊的亚里士多德开始将重点放在研究结构和功能之间的关系，直到盖伦第一次使用实验来探测人体的功能。盖伦是实验生理学的奠基人。近代生理学始于17世纪以实验为主要时代特征。关于血液循环的著作《动物心血运动的研究》是由英国医生哈维在1628年发表，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。但是介于当时工具的限制，哈维医生不能对动脉与静脉之间是怎样连接做出确切说明，只能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借助于显微镜发现了老细血管之后，才对血液循环的全部路径做出确切解释，并确立了循环生理的基本规律。在17世纪，法国伟大的哲学家笛卡儿第一次在生物学中提到反射这一概念，认为动物的每一活动都是对外界刺激的必要反应，外界刺激与动物的反应之间有固定的神经联系，他将这一连串的活动成为反射。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，才为结构与功能提供可靠依据。正是因为这一概念的提出，对后来神经系统活动规律的研究奠定了一定基础，开辟了新的道路。在18世纪，法国化学家拉瓦锡首先发现氧气和燃烧原理，并指出呼吸过程与燃烧相同，都需要消耗氧气，然后产生二氧化碳，从而为机体新陈代谢的研究奠定了一定基础。同一时期，著名的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。生理学从19世纪开始进入了全盛时期。首先应提到著名的法国生理学家贝尔纳，他在生理学的多方面进行了广泛的实验研究，为生理学的研究作出巨大贡献，最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。德国的物理学家和生理学家赫尔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单而相当准确的方法，为后人所称道。德国的路德维希所发明的记纹器，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。同时期的德国鲁道夫·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调节机制，他们都对消化生理学作出重要的贡献。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。之后坎农的稳态概念在20世纪40年代由于与控制论的结合，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，出现应用系统论方法、计算机数学建模等研究的数学生理学与系统生理学这一新边缘学科。