فیزیولوژی چیست؟ معرفی علم فیزیولوژی و مفاهیم پایه‌ای

فیزیولوژی چیست و چرا یادگیری آن برای دانشجویان علوم پزشکی اهمیت دارد؟ فیزیولوژی علم بررسی عملکرد طبیعی سلول ها، بافت ها، اندام ها و دستگاه های بدن است. این علم توضیح می دهد قلب چگونه خون را پمپاژ می کند، کلیه ها چطور تعادل آب و املاح را حفظ می کنند و دستگاه عصبی چگونه فعالیت های بدن را هماهنگ می کند. در این مقاله با تعریف فیزیولوژی، شاخه ها و دستگاه های مورد بررسی آن آشنا می شوید. همچنین تفاوت فیزیولوژی با آناتومی و پاتوفیزیولوژی، کاربرد آن در پزشکی و روش درست مطالعه این درس را بررسی می کنیم.

فیزیولوژی چیست؟

فیزیولوژی علم بررسی عملکرد طبیعی سلول ها، بافت ها، اندام ها و دستگاه های بدن است. این علم توضیح می دهد که اجزای بدن چگونه کار می کنند و برای حفظ شرایط پایدار با یکدیگر ارتباط دارند. برای مثال، افت فشار خون فقط به قلب مربوط نیست. گیرنده های حسی، دستگاه عصبی، رگ ها، هورمون ها و کلیه ها نیز در پاسخ بدن نقش دارند. این نگاه علت و معلولی برای دانشجویان علوم پزشکی اهمیت دارد. چون به آن ها کمک می کند به جای حفظ کردن چند تعریف و عدد، پیش بینی کنند تغییر یک عامل چه اثری بر بخش های دیگر بدن می گذارد. همین مهارت در درک بیماری ها، تفسیر علائم و شناخت اثر داروها کاربرد دارد. پژوهش های فیزیولوژی از سطح مولکول و سلول تا اندام، دستگاه و کل موجود زنده انجام می شوند. انتقال مواد از غشای سلول، هدایت پیام عصبی، تنظیم فشار خون، تنفس، عملکرد کلیه و سازگاری بدن با ورزش نمونه هایی از موضوعات این علم هستند.

هومئوستاز چیست و چه ارتباطی با فیزیولوژی دارد؟

هومئوستاز به توانایی بدن برای حفظ پایداری نسبی محیط داخلی گفته می شود. منظور از پایداری، ثابت ماندن کامل متغیرهای بدن نیست. دمای بدن، فشار خون، غلظت گلوکز و میزان آب بدن در محدوده هایی تنظیم می شوند که برای عملکرد طبیعی سلول ها و اندام ها مناسب اند. بسیاری از این تنظیم ها با حلقه های بازخورد منفی انجام می شوند. در یک حلقه ساده، گیرنده تغییر را تشخیص می دهد، مرکز کنترل آن را ارزیابی می کند و بخش اجراکننده پاسخی می دهد که متغیر را به محدوده تنظیم شده نزدیک کند. برای نمونه، با افزایش دمای بدن، تعریق و افزایش جریان خون پوست به دفع گرما کمک می کنند. در نتیجه، بسیاری از مباحث فیزیولوژی توضیح می دهند که دستگاه های مختلف بدن چگونه برای حفظ هومئوستاز با یکدیگر همکاری می کنند.

تاریخچه مطالعه فیزیولوژی

تلاش برای توضیح عملکرد بدن به پزشکی باستان برمی گردد. نوشته های منسوب به هیپوکرات و آثار گالن برای قرن ها بر پزشکی اثر داشتند اما بسیاری از توضیحات آن دوره براساس نظریه هایی مانند اخلاط چهارگانه بودند و با روش های آزمایشی امروزی بررسی نشده بودند.

ژان فرنل، پزشک فرانسوی که حدود سال ۱۴۹۷ متولد شد و در سال ۱۵۵۸ درگذشت، در سال ۱۵۴۲ اصطلاح «فیزیولوژی» را برای مطالعه عملکردهای بدن به کار برد. ویلیام هاروی نیز در سال ۱۶۲۸ با استفاده از مشاهده و آزمایش نشان داد که قلب خون را در یک مسیر پیوسته در بدن به گردش درمی آورد.

برخی از رویدادهای مهم بعدی عبارت اند از:

ایوان پاولوف، ۱۹۰۴: جایزه نوبل را برای پژوهش های خود درباره فیزیولوژی گوارش دریافت کرد.
آگوست کروگ، ۱۹۲۰: جایزه نوبل را برای پژوهش درباره تنظیم جریان خون در مویرگ ها دریافت کرد.
آلن هاجکین و اندرو هاکسلی، ۱۹۵۲: نقش حرکت یون های سدیم و پتاسیم را در ایجاد پیام عصبی توضیح دادند. این پژوهش در سال ۱۹۶۳ با جایزه نوبل شناخته شد.
نظریه لغزش رشته های عضلانی، ۱۹۵۴: دو گروه شامل اندرو هاکسلی و رولف نیدرگرکه و هیو هاکسلی و جین هنسون، مدل لغزش رشته های اکتین و میوزین را برای توضیح انقباض عضله ارائه کردند.

این پژوهش ها به شکل گیری فیزیولوژی امروزی به عنوان علمی مبتنی بر مشاهده، اندازه گیری و آزمایش کمک کردند.

دستگاه های اصلی بدن در فیزیولوژی انسان

در فیزیولوژی انسان، عملکرد دستگاه های اصلی بدن و ارتباط آن ها با یکدیگر بررسی می شود. این دستگاه ها عبارت اند از:

دستگاه گردش خون: شامل قلب، رگ های خونی و خون است و وظیفه انتقال اکسیژن، مواد مغذی، هورمون ها و مواد زائد را بر عهده دارد.

دستگاه گوارش: شامل دهان، مری، معده، روده ها، کبد، کیسه صفرا و لوزالمعده است. این دستگاه غذا را هضم و مواد مغذی آن را جذب می کند و باقی مانده های هضم نشده را از بدن خارج می کند.

دستگاه غدد درون ریز: شامل غددی مانند هیپوفیز، تیروئید، پاراتیروئید، غدد فوق کلیوی، لوزالمعده و غدد جنسی است. هورمون های ترشح شده از این غدد در تنظیم رشد، سوخت وساز، تولیدمثل و بسیاری از فعالیت های بدن نقش دارند.

دستگاه لنفاوی و ایمنی: شامل عروق و گره های لنفاوی، طحال، تیموس و سلول های ایمنی است. این دستگاه از بدن در برابر عوامل بیماری زا محافظت می کند و مایعات اضافی بافت ها را به جریان خون بازمی گرداند.

دستگاه پوششی: شامل پوست، مو، ناخن ها، غدد عرق و غدد چربی است. این دستگاه از بدن محافظت می کند و در تنظیم دما و حس لامسه نقش دارد.

دستگاه اسکلتی: از استخوان ها، مفاصل و غضروف ها تشکیل شده است و وظیفه حمایت از بدن، محافظت از اندام های داخلی و ذخیره مواد معدنی را بر عهده دارد. مغز استخوان نیز محل تولید سلول های خونی است اما دستگاه مستقلی محسوب نمی شود.

دستگاه عضلانی: شامل عضلات اسکلتی و تاندون هاست و در حرکت، حفظ حالت بدن و تولید گرما نقش دارد.

دستگاه عصبی: شامل مغز، نخاع و اعصاب محیطی است و فعالیت های بدن، حواس، حافظه، احساسات، تفکر و حرکت را کنترل و هماهنگ می کند.

دستگاه ادراری: شامل کلیه ها، حالب ها، مثانه و مجرای ادرار است. این دستگاه مواد زائد را دفع می کند و حجم مایعات، الکترولیت ها و تعادل اسید و باز بدن را تنظیم می کند.

دستگاه تولیدمثل: شامل اندام ها و غدد جنسی است و در تولید سلول های جنسی، ترشح هورمون های جنسی و تولیدمثل نقش دارد. دستگاه تولیدمثل زنان نیز شرایط لازم برای رشد جنین را فراهم می کند.

دستگاه تنفسی: شامل مجاری تنفسی و ریه هاست. این دستگاه اکسیژن را وارد بدن می کند و دی اکسیدکربن را از طریق تبادل گازها خارج می کند.

شاخه های فیزیولوژی

فیزیولوژی دسته بندی واحد و ثابتی ندارد چون بسیاری از شاخه های آن با یکدیگر ارتباط دارند. بااین حال می توان این علم را براساس موضوع مطالعه در چند گروه کلی قرار داد:

براساس نوع موجود زنده: فیزیولوژی انسانی، فیزیولوژی جانوری، فیزیولوژی تطبیقی و فیزیولوژی گیاهی

براساس سطح بررسی: فیزیولوژی سلولی و مولکولی، فیزیولوژی اندام ها و فیزیولوژی دستگاهی

براساس دستگاه بدن: فیزیولوژی عصبی، قلب و عروق، تنفسی، کلیوی، گوارشی، غدد درون ریز و تولیدمثل

براساس کاربرد یا شرایط محیطی: فیزیولوژی پزشکی، ورزشی، محیطی، تکوینی و تکاملی

این دسته ها مرز کاملاً جداگانه ای ندارند. برای مثال، فیزیولوژی ورزشی هم زمان عملکرد عضلات، قلب، دستگاه تنفسی، دستگاه عصبی و غدد درون ریز را بررسی می کند.

فیزیولوژی یا آناتومی؟

آناتومی ساختار اجزای بدن را بررسی می کند اما فیزیولوژی نحوه کار آن ها را توضیح می دهد. برای مثال، آناتومی شکل و بخش های قلب را معرفی می کند و فیزیولوژی نحوه انقباض قلب و پمپاژ خون را بررسی می کند. بنابراین برای شناخت کامل بدن باید ساختار و عملکرد را در کنار هم یاد گرفت.

بیشتر بخوانید: آناتومی و علم تشریح: از دوران باستان تا امروز

تفاوت فیزیولوژی با پاتوفیزیولوژی و زیست شناسی چیست؟

زیست شناسی، فیزیولوژی و پاتوفیزیولوژی حوزه های مرتبطی هستند اما پرسش های متفاوتی را بررسی می کنند.

برای مثال، فیزیولوژی نحوه تنظیم قند خون در بدن سالم را بررسی می کند. پاتوفیزیولوژی توضیح می دهد که اختلال در ترشح یا عملکرد انسولین چگونه باعث افزایش قند خون می شود. پاتوفیزیولوژی با پاتولوژی نیز یکسان نیست. پاتولوژی بیشتر تغییرات ساختاری، بافتی و سلولی مرتبط با بیماری را بررسی می کند. برای آشنایی بیشتر می توانید مطلب پاتولوژی چیست ؟ را مطالعه کنید.

کاربرد فیزیولوژی در پزشکی چیست؟

برای شناخت اختلالات بدن، ابتدا باید عملکرد طبیعی آن را بشناسیم. به همین دلیل فیزیولوژی یکی از علوم پایه پزشکی است و زمینه لازم برای یادگیری پاتوفیزیولوژی، پاتولوژی و فارماکولوژی را فراهم می کند.

شناخت اصول فیزیولوژی به دانشجویان و متخصصان علوم پزشکی کمک می کند:

1. ارتباط میان عملکرد دستگاه های مختلف بدن را درک کنند.
2. تغییر عملکرد طبیعی بدن در بیماری ها را بهتر بشناسند.
3. سازوکار اثر داروها بر سلول ها و اندام ها را مطالعه کنند.
4. اندازه گیری هایی مانند فشار خون، فعالیت الکتریکی قلب و آزمون های عملکرد تنفسی را براساس اصول علمی تفسیر کنند.

برای نمونه، آشنایی با تولید و هدایت پیام های الکتریکی قلب، مقدمه ای برای فهم ضربان قلب و نوار قلب است. این موضوع در مقاله فیزیولوژی قلب به زبان ساده با جزئیات بیشتری بررسی شده است.

رشته دانشگاهی فیزیولوژی چیست؟

فیزیولوژی فقط یک درس در دوره علوم پایه نیست. این حوزه در برخی دانشگاه های علوم پزشکی به عنوان رشته ای پژوهش محور در مقاطع تحصیلات تکمیلی نیز ارائه می شود. دانشجویان این رشته عملکرد طبیعی سلول ها، بافت ها، اندام ها و دستگاه های بدن و اثر عوامل محیطی بر آن ها را بررسی می کنند. فیزیولوژیست ها بسته به تحصیلات و محل فعالیت خود می توانند در آموزش دانشگاهی، طراحی و اجرای پژوهش های آزمایشگاهی، تحلیل داده های فیزیولوژیک یا پروژه های مرتبط با زیست فناوری و توسعه دارو فعالیت کنند. عنوان شغلی و دامنه مسئولیت آن ها به مدرک تحصیلی و قوانین حرفه ای هر کشور بستگی دارد. تحصیل در رشته فیزیولوژی به تنهایی به معنای داشتن مجوز طبابت نیست.

گایتون و هال؛ یکی از منابع مرجع فیزیولوژی پزشکی

کتاب فیزیولوژی پزشکی گایتون و هال یکی از منابع مرجع این درس برای دانشجویان پزشکی و رشته های علوم سلامت است. مطالب کتاب از اصول سلولی و هومئوستاز شروع می شوند و سپس عملکرد دستگاه های مختلف بدن را همراه با نمودارها و مثال های مرتبط توضیح می دهند. یکی از ویژگی های این کتاب، تفکیک مطالب اصلی از توضیحات تکمیلی است. بنابراین خواننده می تواند ابتدا مفاهیم پایه را بخواند و در صورت نیاز وارد جزئیات بیشتر شود. گایتون برای دانشجویی مناسب تر است که می خواهد سازوکارهای فیزیولوژیک را منسجم و عمیق یاد بگیرد. محدودیت اصلی کتاب، حجم و جزئیات زیاد آن است. دانشجویی که برای مرور سریع امتحان یا مطالعه یک سرفصل محدود آماده می شود ممکن است به خلاصه درس یا بانک سؤال نیز نیاز داشته باشد. این منابع باید در کنار کتاب اصلی استفاده شوند و جای یادگیری مفهومی را نگیرند. در نتیجه، گایتون را نمی توان بدون توجه به نیاز مخاطب «بهترین کتاب برای همه» دانست. رشته تحصیلی، هدف مطالعه، زمان در دسترس، ویرایش کتاب و کیفیت ترجمه باید هنگام انتخاب نسخه مناسب در نظر گرفته شوند. برای آشنایی بیشتر می توانید نقد و بررسی کتاب فیزیولوژی گایتون و هال را بخوانید یا نسخه های موجود کتاب فیزیولوژی گایتون را مقایسه کنید.

فیزیولوژی را چگونه مفهومی بخوانیم؟

خواندن پراکنده فصل های فیزیولوژی معمولا باعث می شود مطالب به صورت مجموعه ای از نکات جدا از هم در ذهن بمانند. ترتیب سرفصل استاد و دانشگاه در اولویت است اما اگر نمی دانید از کجا شروع کنید، می توانید مسیر زیر را دنبال کنید:

هنگام مطالعه هر فرایند فیزیولوژیک به چهار سؤال پاسخ دهید:

1. محرک یا ورودی این فرایند چیست؟
2. کدام سلول ها، بافت ها یا اندام ها در آن نقش دارند؟
3. فرایند از چه مراحلی عبور می کند؟
4. افزایش یا کاهش هر جزء چه اثری بر نتیجه نهایی دارد؟

پس از پایان هر مبحث، کتاب را ببندید و فرایند را با زبان خود توضیح دهید. سپس چند سؤال حل کنید و مطالب مهم را در چند نوبت فاصله دار مرور کنید. این روش مشخص می کند کدام بخش ها را واقعا فهمیده اید و کدام قسمت ها فقط هنگام نگاه کردن به متن آشنا به نظر می رسند.

تفاوت منابع فیزیولوژی برای پزشکی، پرستاری و علوم زیستی

یک کتاب ممکن است برای دانشجوی پزشکی مناسب باشد اما برای دانشجویی که فقط به یک مرور کوتاه نیاز دارد بیش از اندازه حجیم باشد. بنابراین بهتر است منبع را براساس رشته، سرفصل درس و هدف مطالعه انتخاب کنید.

برای مطالعه اولیه بهتر است یک منبع اصلی داشته باشید. خلاصه ها، ویدئوها و کتاب های تست باید برای مرور، رفع ابهام یا سنجش یادگیری استفاده شوند و جای منبع پایه را نگیرند.

اشتباهات رایج هنگام مطالعه فیزیولوژی

هیچ منبعی برای همه دانشجویان انتخاب یکسانی نیست. بهتر است کتاب را براساس سطح علمی، هدف مطالعه، میزان جزئیات، زبان یا ترجمه و ویرایش موردنیاز انتخاب کنید. برای بررسی گزینه های موجود می توانید صفحه کتاب های فیزیولوژی را ببینید.

جمع بندی

فیزیولوژی علم بررسی عملکرد طبیعی سلول ها، اندام ها و دستگاه های بدن است. این علم نشان می دهد که بخش های مختلف بدن چگونه با یکدیگر ارتباط دارند و برای حفظ هومئوستاز همکاری می کنند. به همین دلیل یادگیری فیزیولوژی پایه ای برای درک پاتوفیزیولوژی، فارماکولوژی و بسیاری از مباحث پزشکی است. برای یادگیری بهتر، ابتدا مفاهیم سلولی و هومئوستاز را بخوانید و سپس سراغ دستگاه های بدن بروید. یک منبع اصلی متناسب با رشته و سرفصل خود انتخاب کنید و از خلاصه ها، سؤال ها و مرور فاصله دار برای تثبیت مطالب کمک بگیرید.

منابع علمی مقاله

OpenStax، Overview of Anatomy and Physiology: تعریف فیزیولوژی، ارتباط ساختار و عملکرد و سطوح مطالعه
OpenStax، Structural Organization of the Human Body: یازده دستگاه اصلی بدن و عملکرد آن ها
OpenStax، Homeostasis: هومئوستاز، محدوده طبیعی و بازخورد منفی
Billman، The Grand Challenge of Physiology: ژان فرنل و کاربرد اصطلاح فیزیولوژی در سال ۱۵۴۲
Royal College of Physicians، پژوهش های ویلیام هاروی: گردش خون و انتشار کتاب هاروی در سال ۱۶۲۸
NobelPrize.org: پژوهش های ایوان پاولوف، آگوست کروگ و هاجکین و هاکسلی