说明:这是听课记录~ 来源:【生理学本科教学及考研基础课】 网页链接
生理学:探索生命的功能
生理学,是一门研究正常人体功能的学科。
我们不仅关心心脏是如何长的(那是解剖学的范畴),更关心心脏是如何跳动的。在跳动的过程中,它经历了哪些变化?受到哪些因素的影响?如果受到干扰,又会出现什么问题?
比方说,在临床医学中,心脏的功能异常可能导致心律失常,严重时甚至引发心肌梗死,造成极其严重的健康后果。因此,生理学在整个医学体系中,扮演着承上启下的关键角色。
生理学的地位
你可能不知道,诺贝尔医学奖的全称其实是——诺贝尔生理学或医学奖。这说明,在诺贝尔奖的设立中,生理学与医学是并列的,而不是医学的附属学科。可见,生理学的研究不仅是基础科学的一部分,也对医学的发展起着至关重要的作用。
生理学与生物化学的分工
在学习生理学的同时,你还会接触到另一门学科——生物化学。两者之间的关系可以这样理解:
生理学主要研究细胞膜外发生的功能活动,比如细胞如何与外界环境进行物质交换,如何响应神经或激素的调节。
生物化学则专注于细胞膜内的分子机制,比如细胞内部如何发生代谢反应,如何合成蛋白质,如何调控基因表达。
生理学管细胞膜外的事情;生物化学管细胞膜内的事情
其实,就像我刚才说的,绪论的内容更多是“铺垫”,换句话说,就是讲点“废话”——但这些“废话”还是有价值的。你听一听,就能对这个学科有一个初步的认识,做到“入门不迷路”。
第一章第一节是对整个学科的概述,主要围绕三个核心话题展开:
生理学的概念——生理学是一门研究正常人体功能的学科。
生理学的研究水平——其实就是研究的角度。
生理学的发展历程——看看这门学科是如何一路走来的。
什么是生理学? 简单来说,生理学就是研究人体的功能活动及其特征。比如: 心脏跳得快还是慢? 呼吸是深还是浅? 消化系统如何分解食物、如何吸收养分? 我们不仅研究这些功能,还研究它们的调节机制,比如: 神经调节(大脑如何指挥身体?)血液调节(激素如何发挥作用?)自身调节(身体如何自动适应环境变化?) 生理学不仅仅是一门单一的学科,而是多个学科的交汇点,是研究生命活动的功能性学科。它关注机体活动的现象、特征以及调节机制,无论是研究心脏、肾脏,还是整个机体系统,生理学都强调从整体的角度去理解。 举个例子: 如果一个人捏住鼻子,把脑袋扎进水里(类似潜水状态),会发生什么?
二氧化碳在体内积聚,导致呼吸性酸中毒。
这时,心跳会减慢,形成所谓的潜水反射,以减少氧气消耗。
但如果换一个实验,把兔子放在实验室里,让它吸入高浓度的二氧化碳,会发现:
兔子的血压升高,心跳加快。
为什么同样是二氧化碳积聚,人体和兔子的反应却不同? 关键在于整体环境!
潜水时,机体会主动降低心率,减少能量消耗,维持生存。
但在呼吸高浓度二氧化碳的情况下,机体会增强呼吸和循环,以尽快排出多余的二氧化碳。
所以,研究同一个生理现象,不同角度、不同实验条件下的结果可能会不同。 只有把它们放到整体机体的生理调节机制中,才能真正理解它的意义。 生理学是一门实验科学 生理学的理论和数据来源于实验观察,而不是单纯靠数学推导出来的。很多同学在学习过程中,可能会觉得推理出来的结果和书本上的实验数据对不上,甚至觉得不合理。但问题是——现实世界不会错,错的可能是我们的假设! 就像小说《剑来》里的一句话:“我以为……原来是。”很多时候,我们以为的东西,可能只是我们主观推测的结果,而生理学的教材内容,都是经过大量实验数据验证的结论。医学是尊重事实的学科,而不是靠逻辑推理就能推出来的。 所以,如果你的推理和实验数据不一致,不要质疑现实,而是回到教材,看看实验是怎么做的,数据是怎么得来的。 生理学实验的分类 生理学实验分为急性实验和慢性实验,同时也有离体实验和在体实验的区别。
急性实验:短时间内完成,通常是离体实验,比如把蛤蟆的心脏取出,观察心跳的变化。
慢性实验:需要长时间观察,通常是在体实验,比如给一只大鼠连续五个月注射降压药,观察它的心血管变化。
离体实验和在体实验的区别:
离体实验:比如把心脏取出来,放在实验台上观察。
在体实验:心脏仍然在体内,给实验动物注射药物,观察心脏的反应。
这些实验方式各有优缺点,选择哪种方式,要看研究目标是什么。 生理学的重要性 在整个医学体系中,生理学起着承上启下的作用。
向前连接:解剖学、生物化学、分子生物学等基础学科。
向后延伸:药理学、病理学、诊断学、内科学、外科学等临床学科。
就像诺贝尔医学奖的全称——诺贝尔生理学或医学奖,可见生理学的重要性与医学并列,而非附属学科。如何学好生理学? 生理学不是一本死记硬背的课本,而是一门充满逻辑性和趣味性的学科。如果你学完之后,觉得这本书枯燥无味,可能只是因为你还缺少临床经验。等你以后学了药理学、病理学、内外科,再回头看生理学,你会发现其中藏着无数有趣的秘密。 很多生理学老师都想写一本《临床应用生理学》,用大量的临床案例来解释生理概念,因为医学学习的本质就是用案例理解知识。 就像一句话说的:“一切不能举例子的医学,都是耍流氓。” 要学好生理学,最好的方式就是——让每一个生理知识点,都能和一个具体的案例联系起来。如果你能做到这一点,那么生理学就不再是死记硬背的名词,而是一个生动有趣的世界。 生理学很重要,也很好玩。今天学不好没关系,大四、大五,你一定会回来补上的。 生理学的研究“水平”? 在教材中,我们会看到“研究水平”这个概念,但其实更准确地说,这是一种研究的角度。具体来说,研究可以分为三个层次:
分子与细胞水平——比如研究基因如何影响细胞功能。
器官与系统水平——比如研究心脏如何泵血、胃如何消化食物。
整体水平——比如研究人体如何维持体温、如何适应外界环境。
所以,“水平”并不是指谁高谁低,而是我们研究问题的不同切入点。 生理学的发展简史 生理学作为一门科学,其发展历程充满了重要的发现和突破,被认为是医学和生命科学的重要基石。在现代生理学的奠基过程中,许多伟大的科学家提出了关键理论并进行了一系列具有里程碑意义的实验。 哈维与血液循环理论 17世纪,英国医学家威廉·哈维(William Harvey)出版了《心与血的运动》,首次系统性地提出了血液循环理论。他通过实验验证,发现血液在体内是通过心脏的搏动进行循环的。这一理论的提出标志着现代生理学的诞生,改变了人们对人体生理机能的认知。 尽管在此之前,中国古代医学已有关于“气血运行”的理论,例如《黄帝内经》中对人体血液和经络的描述,但哈维的研究通过实验方法加以验证,使生理学进入了科学化的研究体系。 交感神经与化学递质的发现 19世纪末至20世纪初,生理学家们开始深入探究神经系统对生理功能的调控。在研究交感神经如何影响心脏活动的过程中,科学家们通过实验发现,当刺激交感神经时,心脏活动增强,并且这一增强效应可以通过体液传递。 实验中,研究者使用两只牛蛙的心脏进行灌流实验,发现刺激第一只心脏的交感神经后,抽取其灌流液并注入第二只心脏时,第二只心脏的活动也随之增强。这一现象表明交感神经在兴奋时会释放某种化学物质。经过进一步的生化分析,科学家们最终确认这一物质为去甲肾上腺素(Norepinephrine),并因此获得诺贝尔奖。这一发现奠定了神经递质的理论基础,对后续的神经生理学和药理学研究具有深远影响。 条件反射的发现 20世纪初,俄国生理学家伊凡·巴甫洛夫(Ivan Pavlov)通过实验研究动物行为,提出了“条件反射”理论。他发现,通过长期的刺激-反应配对,可以使动物形成条件化的生理反应。例如,在狗进食前敲响铃铛,久而久之,即使没有食物,仅仅敲响铃铛,狗也会分泌唾液。 这一理论不仅对生理学有重要贡献,还对心理学、行为学等学科产生了深远影响。巴甫洛夫因其卓越贡献获得诺贝尔奖,并奠定了神经系统对行为调控的研究基础。 内环境稳定与恒定性理论 20世纪初,美国生理学家沃尔特·坎农(Walter Cannon)提出了“内环境稳定”(Homeostasis)理论。他认为,生物体通过复杂的调节机制维持体内环境的相对稳定,以适应外界变化。这个概念为现代生理学、医学乃至人工智能控制理论提供了重要的理论依据。 中国生理学的发展 中国的生理学发展同样具有悠久的历史。早在20世纪初,林可胜教授、张锡钧教授等一批生理学家积极推动生理学研究,奠定了中国生理学发展的基础。新中国成立后,生理学研究进一步深化,取得了众多国际认可的成就。 结语 生理学的历史是一部科学探索的历史。从哈维的血液循环理论,到神经递质的发现,再到条件反射理论和内环境稳定理论,每一次突破都推动了医学和生命科学的发展。如今,生理学仍然在不断发展,为医学、药理学、神经科学等领域提供重要理论支持。未来,随着科技的进步,生理学将在更深层次揭示生命的奥秘,为人类健康带来更大的福祉。

