生理

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 )  「研究」に由来）^[1]は、生体システムの機能とメカニズムを科学的に研究する分野です。^{[2] [3]}生物学の分野として、生理学は生物、器官系、個々の器官、細胞、生体分子が生体システム内で化学的および物理的機能をどのように果たすかに焦点を当てています。 ^[4]生物のクラスに応じて、この分野は医療生理学、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、および細胞間のコミュニケーションです。 ^[5] 生理学的状態は、正常な機能の状態です。対照的に、病理学的状態は、ヒトの病気を含む異常な状態を指します。

ノーベル生理学・医学賞は、医学分野に関連した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り授与されます。

生理学は、分子レベルや細胞レベルから生物全体や集団レベルまで、あらゆるレベルで生物の機能とメカニズムに焦点を当てているため、その基礎はさまざまな主要分野にわたります。

• 解剖学は、細胞や組織の微視的レベルから臓器やシステムの巨視的レベルまで、生体の構造と組織を研究する学問です。生体の構造と機能は互いに影響し合うことが多いため、解剖学の知識は生理学において重要です。
• 生化学は、生物体内で起こる化学反応と物質を研究する学問です。生化学の知識は、生物の機能に不可欠な細胞および分子の反応を理解するための基礎となります。
• 生物物理学は、生物の物理的特性と環境との相互作用を研究する学問です。生物が光、音、温度などのさまざまな刺激を感知して反応する方法や、恒常性、つまり安定した内部環境を維持する方法を説明するのに役立ちます。
• 遺伝学は、遺伝と集団内および集団間の特性の変異を研究する学問です。遺伝学は、生理学的プロセスの遺伝的基礎と、遺伝子が環境と相互作用して生物の表現型に影響を与える方法についての洞察を提供します。
• 進化生物学は、地球上の生命の多様性をもたらしたプロセスを研究する学問です。進化生物学は、生理学的プロセスの起源と適応的意義、そして生物が環境に対処するために進化してきた方法を説明するのに役立ちます。

生理学の分野を分類する方法は数多くある。^[6]

• 研究対象分類に基づく：ヒト生理学、動物生理学、植物生理学、微生物生理学、ウイルス生理学
• 組織レベルに基づく：細胞生理学、分子生理学、システム生理学、生物生理学、生態生理学、統合生理学
• 生理学的変異を引き起こすプロセスに基づく：発生生理学、環境生理学、進化生理学
• 研究の最終目標に基づく：応用生理学（例：医療生理学）、非応用（例：比較生理学）

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、細胞代謝のプロセスに分けることができます。^[要出典]

植物生理学は、植物の機能に関する植物学の分野です。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、生長運動、光周性、光形態形成、概日リズム、種子の発芽、休眠、気孔機能と蒸散などがあります。根による水の吸収、葉での栄養生成、光に向かっての新芽の成長は、植物生理学の例です。^[7]

人体生理学は、人体のシステムと機能がどのように連携して安定した内部環境を維持するかを研究する学問です。神経系、内分泌系、心血管系、呼吸器系、消化器系、泌尿器系、細胞生理学、運動生理学の研究が含まれます。人体生理学を理解することは、健康状態の診断と治療、および全体的な健康の促進に不可欠です。

^{生理学は、人体、臓器、そしてそれらを構成する細胞の機械的、物理的、生化学的機能の性質に関する科学的調査を通じて、}人体を生かし機能させ続けるために働くメカニズムを理解することを目指しています。 [4] 生理学の主な焦点は、臓器とシステム内のシステムのレベルです。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主要な役割を果たしています。恒常性は、植物と動物のそのような相互作用に関する主要な側面です。生理学の研究の生物学的基礎である統合は、人体のシステムの多くの機能の重なりと、それに伴う形態を指します。それは、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を通じて達成されます。^[8]

生理学的変化は個人の精神機能に影響を及ぼす可能性があります。その例としては、特定の薬剤や物質の毒性レベルの影響が挙げられます。^{[9]これらの物質の結果としての}行動の変化は、個人の健康状態を評価するためによく使用されます。^{[10] [11]}

人間の生理学の知識の基礎の多くは動物実験によって提供されました。形態と機能の間には頻繁な関連があるため、生理学と解剖学は本質的に結びついており、医学のカリキュラムの一部として並行して研究されています。^[12]

比較生理学は進化生理学と環境生理学を含み、生物間の機能的特性の多様性を考察します。^[13]

医学分野としての人体生理学の研究は、古代ギリシャのヒポクラテスの時代（紀元前5世紀後半）に遡る。^[14]西洋の伝統以外では、生理学や解剖学の初期の形態は、中国^[15]やインド^[16] 、その他の地域でも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。各物質には、それぞれ黒胆汁、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つの体液に感情的なつながりがあることにも注目しており、これは後にガレノスがさらに発展させることになる。アリストテレスの批判的思考と、構造と機能の関係を重視したことが、古代ギリシャにおける生理学の始まりとなった。ヒポクラテスと同様、アリストテレスは病気の体液説を採用したが、これもまた生命の4つの主要な性質である熱、冷、湿、乾から成っていた。^[17]ガレノス（紀元 130年頃～200年）は、初めて実験を用いて身体の機能を探った人物である。ヒポクラテスと異なり、ガレノスは体液の不均衡は特定の臓器、さらには全身に起こり得ると主張した。^[18]この理論を修正したガレノスは、医師がより正確な診断を下せるよう支援した。ガレノスは、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利用し、気質の概念を加えた。多血質は血液、粘液質は粘液、黄胆汁は胆汁質、黒胆汁は憂鬱に対応している。ガレノスはまた、人体は3つの相互に関連したシステム、すなわち思考と感覚を司る脳と神経、生命を与える心臓と動脈、そして栄養と成長を司る肝臓と静脈から構成されていると考えた。^[18]ガレノスは実験生理学の創始者でもある。^[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ました。^[20]ガレノス、イブン・アル＝ナフィス、ミカエル・セルベトゥス、レアルド・コロンボ、アマト・ルジターノ、ウィリアム・ハーヴェイは、血液の循環に関する重要な発見をしたとされています。^[21] サントリオ・サントリオは、1610年代に脈拍数を測定する装置（脈拍計）と温度を測定するサーモスコープを初めて使用しました。^[22]

1791年、ルイジ・ガルヴァーニは解剖され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・レジャロワは動物の解剖と病変における呼吸を研究し、延髄に呼吸の中枢を発見した。同年、シャルル・ベルは脊髄の背根と腹根の機能的差異を比較した、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法則の研究を終えた。 1824年、フランソワ・マジャンディは感覚根について記述し、平衡における小脳の役割についての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、これにより「生物を人間の産業によって作られた機械であるかのように比較し、研究する」ことが可能になった。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、すべての生物の体は工場に似ている...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、機能的労働は、異なる器具またはシステム（彼は装置と呼んだ）に分配される可能性がある。^[23]

1858年、ジョセフ・リスターは、過去の外傷や手術の傷の後に起こる血液凝固と炎症の原因を研究しました。彼は後に手術室で消毒剤を発見して導入し、その結果、手術による死亡率を大幅に減らしました。^[24]

生理学会は1876年にロンドンで食事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「生理科学における教育、科学研究、情報の普及を促進することに専念しています。」^[26]

1891年、イヴァン・パブロフはベルと視覚刺激に対する犬の唾液分泌に関する「条件反射」に関する研究を行った。^[24]

19世紀には、生理学の知識が急速に蓄積され始めましたが、特に1838年にマティアス・シュライデンとテオドール・シュワンが細胞説を提唱したことをきっかけに、その知識は急速に蓄積されました。^[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いう大胆な主張でした。クロード・ベルナール（1813-1878）のさらなる発見は、最終的に彼の内部環境（milieu interieur ^{）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、支持されました。キャノンが恒常性と呼んだのは、「体内の定常状態の維持と、それが調整される生理学的プロセス」です。^[30]言い換えれば、体内の環境を調整する体の能力です。ウィリアム・ボーモントは、生理学の実用的応用を活用した最初のアメリカ人でした。

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・ビネーなどの19世紀の生理学者は、ヘッケルの考えに基づいて、細胞の働きに基づいた統一された生命科学である「一般生理学」と呼ばれる学問を発展させました^[23] 。これは後に20世紀に細胞生物学と改名されました^[31]。

20世紀には、生物学者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を生み出しました。^[32]これらの分野の主要人物には、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ます。最近では、進化生理学が独自の分野となっています。^[33]

1920年、アウグスト・クローは毛細血管における血流の調節の仕組みを発見したことで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りフィラメントを発見しました。これは今日滑りフィラメント理論として知られています。^[24]

最近、生理学という学問の存続について激しい議論が交わされている（生理学は死んでいるのか、生きているのか？）。^{[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とすれば、^{[36]主にこの分野が、}神経科学、内分泌学、免疫学など、今日の生物学で最も活発な領域のいくつかを生み出してきたためである。^[37]さらに、生理学は今でも、さまざまな異なる領域からのデータを首尾一貫した枠組みにまとめることができる統合的な学問であると見なされることが多い。^{[35] [38] [39]}

当初、女性は生理学の学会への公式参加からほとんど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・ハイドを学会初の女性会員に選出しました。^[41]アメリカ大学女性協会の代表であり、教育における男女平等の世界的提唱者であるハイドは、^[42]科学と医学のあらゆる側面で男女平等を推進しようとしました。

その後まもなく、1913年にJSハルデインは、 1876年に設立された生理学会に女性が正式に入会できるように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・C・スケルトン、サラ・CM・ソウトン、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した。^[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」という本を出版して祝われた。（ISBN  978-0-9933410-0-7）

著名な女性生理学者には次のような人々がいます。

• ボディル・シュミット・ニールセン、 1975年にアメリカ生理学会初の女性会長に就任。 ^[45]
• ゲルティ・コリ^{[46]は夫の}カール・コリとともに、リン酸を含むグルコースであるグリコーゲンの発見と、エネルギー生産のための真核生物の代謝機構におけるその機能の発見により、1947年にノーベル生理学・医学賞を受賞しました。さらに、彼らは乳酸回路としても知られるコリ回路^[47]を発見しました。これは、筋肉組織が乳酸発酵によってグリコーゲンを乳酸に変換する仕組みを説明しています。
• バーバラ・マクリントックは、遺伝子転座の発見により1983年のノーベル生理学・医学賞を受賞した。マクリントックは、ノーベル賞を単独で受賞した唯一の女性受賞者である。^[48]
• ガートルード・エリオン^[49]は、ジョージ・ヒッチングス、サー・ジェームズ・ブラックとともに、白血病、いくつかの自己免疫疾患、痛風、マラリア、ウイルス性ヘルペスなど、いくつかの主要な病気の治療に使用される薬剤の開発により、1988年にノーベル生理学・医学賞を受賞した。
• リンダ・B・バック^[50]はリチャード・アクセルとともに、嗅覚受容体と嗅覚系の複雑な構造の発見により2004年にノーベル生理学・医学賞を受賞した。
• フランソワーズ・バレ・シヌシ[ ^{51]はリュック・}モンタニエとともに、後天性免疫不全症候群（エイズ）の原因となるヒト免疫不全ウイルス（HIV）の特定の研究により、2008年にノーベル生理学・医学賞を受賞した。
• エリザベス・ブラックバーン^[52]は、キャロル・W・グライダー^[53]およびジャック・W・ショスタックとともに、テロメアの遺伝的構成と機能、およびテロメラーゼと呼ばれる酵素の発見により、2009年のノーベル生理学・医学賞を受賞した。

人間の生理学

• ホール、ジョン (2011)。ガイトンとホールの医学生理学教科書(第 12 版)。フィラデルフィア、ペンシルバニア州: サンダース/エルゼビア。ISBN 978-1-4160-4574-8。
• Widmaier, EP, Raff, H., Strang, KT Vander 著『人間の生理学』第 11 版、McGraw-Hill、2009 年。
• Marieb、EN 人体解剖学と生理学の基本。第 10 版、Benjamin Cummings、2012 年。

動物生理学

• Hill, RW, Wyse, GA, Anderson, M. Animal Physiology、第3版。Sinauer Associates、サンダーランド、2012年。
• Moyes, CD, Schulte, PM 動物生理学の原理、第 2 版。Pearson/Benjamin Cummings。ボストン、マサチューセッツ州、2008 年。
• Randall, D., Burggren, W., French, K. Eckert 動物生理学: メカニズムと適応、第 5 版。WH Freeman and Company、2002 年。
• シュミット・ニールセン、K. 動物生理学：適応と環境。ケンブリッジ＆ニューヨーク：ケンブリッジ大学出版局、1997年。
• Withers, PC 『比較動物生理学』 Saunders College Publishing、ニューヨーク、1992年。

植物生理学

• Larcher, W.生理的植物生態学（第4版） Springer、2001年。
• Salisbury, FB, Ross, CW植物生理学. Brooks/Cole Pub Co., 1992
• Taiz, L., Zieger, E. Plant Physiology (第 5 版)、サンダーランド、マサチューセッツ州: Sinauer、2010 年。

真菌の生理学

• グリフィン、DH 「真菌生理学」、第2版。Wiley-Liss、ニューヨーク、1994年。

原生生物の生理学

• Levandowsky, M. 原生生物の生理学的適応。細胞生理学ソースブック：膜生物物理学の基本。アムステルダム、ボストン：Elsevier/AP、2012年。
• Levandowski, M., Hutner, SH (編)。原生動物の生化学と生理学。第 1、2、3 巻。Academic Press: ニューヨーク、NY、1979 年、第 2 版。
• Laybourn-Parry J. 「自由生活性原生動物の機能生物学」カリフォルニア州バークレー：カリフォルニア大学出版局、1984年。

藻類の生理学

• ロバン、CS、ハリソン、PJ『海藻の生態と生理学』ケンブリッジ大学出版局、1997年。
• スチュワート、WDP（編）「藻類の生理学と生化学」ブラックウェル・サイエンティフィック・パブリケーションズ、オックスフォード、1974年。

細菌生理学

• El-Sharoud, W. (編)。細菌生理学：分子的アプローチ。Springer-Verlag、ベルリン-ハイデルベルク、2008年。
• Kim, BH, Gadd, MG 「細菌生理学および代謝」ケンブリッジ、2008年。
• Moat, AG, Foster, JW, Spector, MP微生物生理学、第4版。Wiley-Liss, Inc. ニューヨーク、NY、2002年。

• ウィクショナリーの生理学の辞書定義
• ウィキソースの生理学に関する作品
• ウィキメディア・コモンズの生理学に関連するメディア
• physiologyINFO.org –アメリカ生理学会が後援する公開情報サイト