生理学とは？

生理学とは、人体がどのように機能するかを研究する学問です。細胞内の分子の動きから臓器のシステムの仕組みまで、身体の基本的な機能の背後にある化学と物理を説明します。日常生活で健康な体に何が起こり、病気になると何がうまくいかなくなるのかを理解するのに役立ちます。

生理学の大部分は、実験室で行われる基礎研究によって成り立っています。また、細胞同士がどのように相互作用して、体内の組織、臓器、システムを形成しているかを研究する生理学者もいます。

生理学と解剖学

人体解剖学は身体の構造を研究する学問であるのに対し、生理学ではそれらの構造がどのように機能するかを研究する学問です。X線や超音波などの画像検査で解剖学的な情報を得ることができますが、医師は尿検査や血液検査、心電図など他の検査で体の生理的な情報を得ることができます。

生理学が教えてくれること

医師は、生理学を利用して、以下のようなさまざまな器官系について学びます。

• 心臓血管系 -- 心臓と血管

• 消化器系──胃や腸など、食べ物を消化する器官

• 内分泌系 -- ホルモンを作る腺で、多くの身体機能を制御する化学物質

• 免疫系 --細菌や病気に対する体の防御機能

• 筋肉系 -- 体を動かすのに使う筋肉

神経系 -- 脳、脊髄、神経など

• 腎臓系 -- 腎臓と体液をコントロールする臓器

• 生殖器系 -- 男性と女性の性器

呼吸器系--肺と気道

骨格系 -- 骨、関節、軟骨、結合組織

それぞれのシステムにおいて、生理学が関係する構造の化学的および物理学的性質を明らかにします。例えば、生理学者は、心臓の拍動を制御する細胞の電気的活動を研究しています。また、網膜の細胞が光子という光の粒子をどのように処理し、目が画像に関する信号をどのように脳に送るかなど、目が光を感知するプロセスも研究しています。

生理学では、人体が外部の条件に適応しながら安定した状態を維持する仕組み、すなわちホメオスタシスと呼ばれるプロセスを理解することが中心となっています。臓器系はどのようにして異なる環境下で体温を比較的安定に保っているのでしょうか？また、さまざまな食品を食べても、血糖値やその他の化学物質が一定に保たれるのはなぜでしょうか。このような疑問に答えるのが、生理学者の仕事です。

医学における生理学

正常な身体機能に光を当てることで、生理学者は病気のときに何がうまくいかないかを教えてくれます。例えば、膵臓の様々な種類の細胞がどのようにホルモンを分泌して血糖値をコントロールしているのか、生理学者は解明しています。このことは、医師が糖尿病を理解し、治療するのに役立っています。

また、人体をより効率的に機能させる方法についても、この分野では見識を深めています。スポーツ医学の分野では、身体的な挑戦に身体がどのように適応するかを知ることで、エリートアスリートのパフォーマンス向上、怪我の回避、早期回復に役立っているのです。

生理学の歴史

解剖学は目に見えるものであり、古代の医師や科学者は解剖、手術、観察を通じてそれを研究していました。しかし、実際に体がどのように動いているのかを探ることは困難です。つまり、生理学とは、より現代的な科学なのです。

人体の臓器や機能に関する初期の説明は、科学者にとって馴染みのあるプロセスを基にした推測であることが多くありました。例えば、胚の形成は、牛乳がチーズになるのと同じようなものだと考えた人 もいます。また、初期の科学者たちは、体内の血流を天候のパターンに例えていました。

17世紀には、顕微鏡が人体を構成する細胞に新たな光を当て、生理学の新しい理解につながりました。最近では、遺伝子配列の解読技術や新しいタイプの身体スキャンなどのツールにより、生理学者は人体についてより広い視野を持つようになりました。