
生理学(/ ˌ f ɪ z i ˈ ɒ l ə dʒ i / ;古代ギリシャ語のφύσις ( phúsis ) '性質、起源'と-λογία ( -logía ) 'の研究'に由来)[ 1 ]は、生命システムにおける機能とメカニズムの科学的研究です。[ 2 ] [ 3 ]生物学の下位分野として、生理学は、生物、器官系、個々の器官、細胞、生体分子が生命システム内で化学的および物理的機能を実行する方法に焦点を当てています。[ 4 ]生物の分類に応じて、この分野は、医学生理学、動物生理学、植物生理学、細胞生理学、比較生理学に分けられます。[ 4 ]
生理機能の中心となるのは、生物物理学的および生化学的プロセス、恒常性制御機構、細胞間のコミュニケーションである。 [ 5 ]生理的状態とは、正常な機能の状態を指す。対照的に、病理的状態とは、人間の病気を含む異常な状態を指す。
ノーベル生理学・医学賞は、医学分野に関連する生理学における卓越した科学的業績に対して、スウェーデン王立科学アカデミーによって授与される。
生理学は、分子レベルや細胞レベルから個体全体や集団レベルまで、あらゆるレベルの生物の機能とメカニズムに焦点を当てているため、その基礎は幅広い主要分野に及んでいます。
生理学の下位分野を分類する方法は数多くあります。[ 6 ]
動物細胞、植物細胞、微生物細胞には違いがあるものの、細胞の基本的な生理機能は、細胞分裂、細胞シグナル伝達、細胞成長、細胞代謝の過程に分けられる。
植物生理学は、植物の機能に関する植物学の下位分野です。密接に関連する分野には、植物形態学、植物生態学、植物化学、細胞生物学、遺伝学、生物物理学、分子生物学などがあります。植物生理学の基本的なプロセスには、光合成、呼吸、植物栄養、屈性、傾性運動、光周期性、光形態形成、概日リズム、種子発芽、休眠、気孔機能と蒸散などがあります。根による水の吸収、葉での食物の生産、光に向かって伸びるシュートの成長は、植物生理学の例です。[ 7 ]
人体生理学とは、人体の各器官系と機能がどのように連携して安定した体内環境を維持するかを研究する学問です。神経系、内分泌系、循環器系、呼吸器系、消化器系、泌尿器系に加え、細胞生理学や運動生理学も含まれます。人体生理学を理解することは、健康状態の診断と治療、そして全体的な健康増進に不可欠です。
生理学は、人間の身体を生かし機能させるために働くメカニズムを理解しようとするものであり、 [ 4 ]人間の身体、その臓器、およびそれらを構成する細胞の機械的、物理的、および生化学的機能の性質に関する科学的探究を通じて行われます。生理学の主な焦点レベルは、臓器およびシステム内のシステムのレベルにあります。内分泌系と神経系は、動物の機能を統合する信号の受信と伝達において重要な役割を果たします。ホメオスタシスは、植物と動物の両方におけるそのような相互作用に関して重要な側面です。生理学の研究の生物学的基盤である統合とは、人間の身体のシステムの多くの機能の重複と、それに伴う形態を指します。これは、電気的および化学的の両方のさまざまな方法で行われるコミュニケーションによって達成されます。[ 8 ]
生理機能の変化は個人の精神機能に影響を与える可能性があります。その例としては、特定の薬の影響や毒性レベルの物質の影響などが挙げられます。[ 9 ]これらの物質の結果として生じる行動の変化は、個人の健康状態を評価するためによく用いられます。[ 10 ] [ 11 ]
人間の生理学に関する知識の基礎の多くは、動物実験によって得られたものである。形態と機能の間には頻繁に関連性があるため、生理学と解剖学は本質的に結びついており、医学カリキュラムの一部として同時に研究されている。[ 12 ]
医学分野としての人体生理学の研究は、ヒポクラテスの時代(紀元前5世紀後半)の古代ギリシャに起源を持つ。 [ 14 ]西洋の伝統以外では、生理学や解剖学の初期形態は、中国[ 15 ]、インド[ 16 ] 、その他の地域でほぼ同時期に存在していたと再構築できる。ヒポクラテスは、土、水、空気、火の4つの基本物質からなる体液説を取り入れた。それぞれの物質には、黒胆汁、粘液、血液、黄胆汁という対応する体液があることが知られている。ヒポクラテスはまた、4つの体液と感情的なつながりにも注目し、後にガレノスがそれをさらに発展させた。アリストテレスの批判的思考と、構造と機能の関係への彼の強調は、古代ギリシャにおける生理学の始まりを特徴づけた。ヒポクラテスと同様に、アリストテレスも体液説を採用し、それは生命の4つの主要な性質、すなわち熱、冷、湿、乾燥から成り立っていた。[ 17 ]ガレノス(紀元130~200年頃)は、実験を用いて身体の機能を調べた最初の人物でした。ヒポクラテスとは異なり、ガレノスは体液の不均衡は全身を含む特定の臓器に存在すると主張しました。[ 18 ]ガレノスはまた、感情も体液と結びついているというヒポクラテスの考えを基に、気質の概念を加えました。多血質は血液に対応し、粘液質は粘液と結びつき、黄胆汁は胆汁質と結びつき、黒胆汁は憂鬱質に対応します。ガレノスはまた、人間の身体は3つの相互接続されたシステムから構成されていると考えました。思考と感覚を司る脳と神経、生命を与える心臓と動脈、そして栄養と成長に関係する肝臓と静脈です。[ 18 ]ガレノスはまた、実験生理学の創始者でもありました。[ 19 ]そしてその後1400年間、ガレノス生理学は医学において強力かつ影響力のあるツールであった。[ 18 ]
フランスの医師ジャン・フェルネル(1497–1558)は、「生理学」という用語を導入した。 [ 20 ]ガレノス、イブン・アル=ナフィス、ミカエル・セルヴェトゥス、レアルド・コロンボ、アマート・ルシターノ、ウィリアム・ハーヴェイは、循環器系に関する重要な発見をしたとされている。[ 21 ] 1610年代のサントリオ・サントリオは、脈拍数を測定する装置(パルスロギウム)と温度を測定する温度計を初めて使用した。 [ 22 ]
1791年、ルイージ・ガルヴァーニは解剖したカエルの神経における電気の役割について記述した。1811年、セザール・ジュリアン・ジャン・レガロワは動物の解剖と病変における呼吸を研究し、延髄に呼吸中枢があることを発見した。同年、シャルル・ベルは後にベル=マジャンディの法則として知られることになる研究を完成させた。これは脊髄の背側根と腹側根の機能的な違いを比較したものである。1824年、フランソワ・マジャンディは感覚根について記述し、平衡感覚における小脳の役割に関する最初の証拠を提示してベル=マジャンディの法則を完成させた。
1820年代、フランスの生理学者アンリ・ミルン=エドワーズは生理学的分業の概念を導入し、「生物を人間の勤勉によって作られた機械のように比較研究する」ことを可能にした。アダム・スミスの著作に触発されたミルン=エドワーズは、「動物であれ植物であれ、すべての生物の身体は工場に似ており、そこでは労働者に相当する器官が、個体の生命を構成する現象を生み出すために絶え間なく働いている」と書いた。より分化した生物では、機能的な労働はさまざまな器官やシステム(彼が「アパレイユ」と呼んだもの)に分配される可能性がある。[ 23 ]
1858年、ジョセフ・リスターは、過去の怪我や手術創の後に起こる血液凝固と炎症の原因を研究した。彼は後に手術室で消毒薬を発見して導入し、その結果、手術による死亡率を大幅に低下させた。[ 24 ]
生理学会は1876年にロンドンで食事会クラブとして設立されました。[ 25 ]アメリカ生理学会(APS)は1887年に設立された非営利団体です。同学会は「生理学における教育、科学研究、および情報の普及を促進することに専念している」とされています。[ 26 ]
1891年、イワン・パブロフは、ベルや視覚刺激に対する犬の唾液分泌に関する「条件反応」の研究を行った。[ 24 ]
19 世紀には、生理学の知識が急速に蓄積され始め、特に 1838 年にマティアス シュライデンとテオドール シュワンによる細胞説が登場しました。[ 27 ]この説は、生物は細胞と呼ばれる単位で構成されていると根本的に述べました。クロード ベルナール(1813–1878) のさらなる発見は、最終的に彼のmilieu interieur (内部環境) の概念につながり、[ 28 ] [ 29 ]これは後に 1929 年にアメリカの生理学者ウォルター B. キャノンによって「恒常性」として取り上げられ、提唱されました。キャノンは恒常性によって「体内の定常状態の維持と、それらを調節する生理学的プロセス」を意味しました。[ 30 ]言い換えれば、体内の内部環境を調節する身体の能力です。ウィリアム ボーモントは、生理学の実践的な応用を利用した最初のアメリカ人でした。
19世紀の生理学者であるマイケル・フォスター、マックス・フェルヴォルン、アルフレッド・ビネらは、ヘッケルの考えに基づいて、細胞の働きに基づく統一的な生命科学である「一般生理学」と呼ばれるものを構築し、[ 23 ]後に20世紀に細胞生物学と改名された。[ 31 ]
20世紀には、生物学者たちは人間以外の生物がどのように機能するかに興味を持ち、最終的に比較生理学と生態生理学の分野が誕生した。[ 32 ]これらの分野の主要な人物には、クヌート・シュミット=ニールセンとジョージ・バーソロミューがいる。ごく最近では、進化生理学が独立した下位分野となった。[ 33 ]
1920年、アウグスト・クローグは毛細血管における血流の調節機構を発見した功績によりノーベル賞を受賞した。[ 24 ]
1954年、アンドリュー・ハクスリーとヒュー・ハクスリーは研究チームとともに、骨格筋の滑走フィラメントを発見した。これは今日では滑走フィラメント説として知られている。[ 24 ]
近年、生理学という学問分野の活力(死んでいるのか生きているのか?)について激しい議論が交わされている。[ 34 ] [ 35 ]生理学が19世紀の黄金時代に比べて今日では目立たなくなっているかもしれないが、[ 36 ]その理由の大部分は、この分野が神経科学、内分泌学、免疫学など、今日の生物科学の中で最も活発な領域のいくつかを生み出したからである。[ 37 ]さらに、生理学は今でも統合的な学問分野と見なされることが多く、さまざまな異なる領域から得られるデータを首尾一貫した枠組みにまとめることができる。[ 35 ] [ 38 ] [ 39 ]
当初、女性は生理学会の公式な活動からほぼ排除されていました。例えば、アメリカ生理学会は1887年に設立され、会員は男性のみでした。 [ 40 ] 1902年、アメリカ生理学会はアイダ・ハイドを同学会初の女性会員に選出しました。[ 41 ]教育における女性と少女の平等を推進する世界的な非営利団体であるアメリカ大学女性協会の代表であるハイドは、科学と医学のあらゆる側面で男女平等を推進しようと試みました。[ 42 ]
その後間もなく、1913年にJ.S.ホールデンは、 1876年に設立された生理学会に女性が正式に加入することを提案した。 [ 43 ] 1915年7月3日、フローレンス・ブキャナン、ウィニフレッド・カリス、ルース・スケルトン、サラ・C.M.ソートン、コンスタンス・リーサム・テリー、エニッド・M・トライブの6人の女性が正式に入会を認められた。[ 44 ]女性の選出100周年は、2015年に『女性生理学者:生理学会100周年記念とその先へ』という書籍の出版で祝われた。(ISBN 978-0-9933410-0-7)
著名な女性生理学者には以下のような人物がいる。
生理学や生化学とともに、解剖学は医学カリキュラムで教えられる基礎科学の1つです。
ヒト生理学
動物生理学
植物生理学
真菌の生理学
原生生物の生理学
藻類の生理学
細菌生理学