La fisiologia è lo studio della normale funzione all’interno delle creature viventi. È una sotto-sezione della biologia, che copre una serie di argomenti che includono organi, anatomia, cellule, composti biologici e come interagiscono tutti per rendere la vita possibile.
Dalle antiche teorie alle tecniche di laboratorio molecolare, la ricerca fisiologica ha modellato la nostra comprensione delle componenti del nostro corpo, come comunicano e come ci tengono in vita.
Merriam-Webster definisce la fisiologia come:
«[A] branca della biologia che si occupa delle funzioni e attività della vita o della materia vivente (come organi, tessuti o cellule) e dei fenomeni fisici e chimici coinvolti».
Fatti veloci sulla fisiologia
Ecco alcuni punti chiave sulla fisiologia. Maggiori dettagli e informazioni di supporto sono nell’articolo principale.
- La fisiologia può essere considerata uno studio delle funzioni e dei processi che creano la vita.
- Lo studio della fisiologia può essere fatto risalire almeno al 420 aC.
- Lo studio della fisiologia è suddiviso in molte discipline che trattano argomenti diversi come esercizio, evoluzione e difesa.
Cos’è la fisiologia?
Lo studio della fisiologia è, in un certo senso, lo studio della vita. Fa domande sul funzionamento interno degli organismi e su come interagiscono con il mondo che li circonda.
La fisiologia verifica come funzionano gli organi e i sistemi del corpo, come comunicano e come combinano i loro sforzi per creare condizioni favorevoli alla sopravvivenza.
La fisiologia umana, in particolare, è spesso separata in sottocategorie; questi argomenti coprono una grande quantità di informazioni.
I ricercatori nel campo possono concentrarsi su qualsiasi cosa, dagli organelli microscopici nella fisiologia cellulare fino a temi più ampi, come l’ecofisiologia, che esamina gli organismi interi e come si adattano agli ambienti.
Il braccio più rilevante della ricerca fisiologica è la fisiologia umana applicata; questo campo indaga i sistemi biologici a livello di cellula, organo, sistema, anatomia, organismo e ovunque nel mezzo.
In questo articolo, visiteremo alcune sottosezioni di fisiologia, sviluppando una breve panoramica di questo enorme argomento. In primo luogo, affronteremo una breve storia di fisiologia.
Storia
Lo studio della fisiologia affonda le sue radici nell’antica India e in Egitto.
Come disciplina medica, risale almeno al tempo di Ippocrate, il famoso «padre della medicina» – intorno al 420 aC.
Ippocrate ha coniato la teoria dei quattro umori, affermando che il corpo contiene quattro fluidi corporei distinti: bile nera, catarro, sangue e bile gialla. Qualsiasi disturbo nei loro rapporti, come la teoria va, provoca problemi di salute.
Claudio Galeno (30-30 d.C.), noto anche come Galeno, modificò la teoria di Ippocrate e fu il primo a utilizzare la sperimentazione per ricavare informazioni sui sistemi del corpo. È ampiamente definito il fondatore della fisiologia sperimentale.
Fu Jean Fernel (1497-1558), un medico francese, che per primo introdusse il termine «fisiologia» dal greco antico, che significa «studio della natura, delle origini».
Fernel è stato anche il primo a descrivere il canale spinale (lo spazio nella colonna vertebrale dove passa il midollo spinale). Ha un cratere sulla luna che porta il suo nome per i suoi sforzi – si chiama Fernelius.
Un altro balzo in avanti nella conoscenza fisiologica è venuto con la pubblicazione del libro di William Harvey intitolato nel 1628.
Harvey fu il primo a descrivere la circolazione sistemica e il viaggio del sangue attraverso il cervello e il corpo, spinti dal cuore.
Forse sorprendentemente, molta pratica medica era basata sui quattro umori fino al 1800 (il salasso, per esempio). Nel 1838, un cambiamento di pensiero avvenne quando la teoria cellulare di Matthias Schleiden e Theodor Schwann arrivarono sulla scena, teorizzando che il corpo fosse costituito da minuscole cellule individuali.
Da qui in poi, il campo della fisiologia si è aperto e i progressi sono stati fatti rapidamente:
- Joseph Lister, 1858 – inizialmente ha studiato coagulazione e infiammazione a seguito di un infortunio, ha continuato a scoprire e utilizzare antisettici salvavita.
- Ivan Pavlov, 1891 – risposte fisiologiche condizionate nei cani.
- August Krogh, 1910 – ha vinto il premio Nobel per scoprire come il flusso sanguigno è regolato nei capillari.
- Andrew Huxley e Alan Hodgkin, 1952 – scoprirono il meccanismo ionico mediante il quale vengono trasmessi gli impulsi nervosi.
- Andrew Huxley e Hugh Huxley, 1954 – fecero progressi nello studio dei muscoli con la scoperta di filamenti scorrevoli nel muscolo scheletrico.
Sistemi biologici
I principali sistemi trattati nello studio della fisiologia umana sono i seguenti:
- Sistema circolatorio – compreso il cuore, i vasi sanguigni, le proprietà del sangue e come la circolazione funziona in condizioni di salute e malattia.
- Apparato digerente / escretore – tracciare il movimento dei solidi dalla bocca all’ano; questo include lo studio della milza, del fegato e del pancreas, la conversione del cibo in carburante e la sua uscita definitiva dal corpo.
- Sistema endocrino – lo studio degli ormoni endocrini che trasmettono segnali attraverso l’organismo, aiutandolo a rispondere in concerto. Le principali ghiandole endocrine – l’ipofisi, la tiroide, le ghiandole surrenali, il pancreas, le paratiroidi e le gonadi – sono un obiettivo principale, ma quasi tutti gli organi rilasciano ormoni endocrini.
- Sistema immunitario: il sistema di difesa naturale del corpo è costituito da globuli bianchi, timo e sistemi linfatici. Una serie complessa di recettori e molecole si combinano per proteggere l’ospite dagli attacchi dei patogeni. Molecole come anticorpi e citochine hanno un forte impatto.
- Sistema tegumentario – la pelle, i capelli, le unghie, le ghiandole sudoripare e le ghiandole sebacee (che secernono una sostanza grassa o cerosa).
- Sistema muscolo-scheletrico: scheletro e muscoli, tendini, legamenti e cartilagine. Midollo osseo – dove vengono prodotti i globuli rossi – e come le ossa contengono calcio e fosfato.
- Sistema nervoso: il sistema nervoso centrale (cervello e midollo spinale) e il sistema nervoso periferico. Lo studio del sistema nervoso include la ricerca sui sensi, la memoria, l’emozione, il movimento e il pensiero.
- Sistema renale / urinario – compresi i reni, gli ureteri, la vescica e l’uretra, questo sistema rimuove l’acqua dal sangue, produce urina e porta via i rifiuti.
- Sistema riproduttivo – composto da gonadi e organi sessuali. Lo studio di questo sistema include anche lo studio del modo in cui un feto viene creato e nutrito per 9 mesi.
- Sistema respiratorio – costituito da naso, rinofaringe, trachea e polmoni. Questo sistema porta ossigeno ed espelle l’anidride carbonica e l’acqua.
Filiali
Ci sono un gran numero di discipline che usano la parola fisiologia nel titolo. Di seguito sono riportati alcuni esempi:
- Fisiologia cellulare – studiando il modo in cui le cellule lavorano e interagiscono; la fisiologia cellulare si concentra principalmente sul trasporto di membrana e sulla trasmissione di neuroni.
- Fisiologia dei sistemi – questo si concentra sulla modellazione computazionale e matematica dei sistemi biologici complessi. Cerca di descrivere il modo in cui le singole celle o componenti di un sistema convergono per rispondere nel suo complesso. Spesso studiano reti metaboliche e segnalazione cellulare.
- Fisiologia evolutiva – Studio del modo in cui i sistemi, o parti di sistemi, si sono adattati e modificati su più generazioni. Gli argomenti di ricerca coprono molti aspetti, tra cui il ruolo del comportamento nell’evoluzione, la selezione sessuale e i cambiamenti fisiologici in relazione alla variazione geografica.
- Fisiologia della difesa: cambiamenti che si verificano come reazione a una potenziale minaccia, come la preparazione per la risposta di combattimento o fuga.
- Fisiologia dell’esercizio – come suggerisce il nome, questo è lo studio della fisiologia dell’esercizio fisico. Ciò include la ricerca in bioenergetica, biochimica, funzione cardiopolmonare, biomeccanica, ematologia, fisiologia dei muscoli scheletrici, funzione neuroendocrina e funzione del sistema nervoso.
Gli argomenti sopra menzionati sono solo una piccola selezione delle fisiologie disponibili. Il campo della fisiologia è tanto essenziale quanto vasto.
Fisiologia o anatomia?
L’anatomia è strettamente correlata alla fisiologia. L’anatomia si riferisce allo studio della struttura delle parti del corpo, ma la fisiologia si concentra su come queste parti funzionano e si relazionano l’una con l’altra.
Prospettive Recenti nella Fisiologia
Negli ultimi anni, la fisiologia ha visto significativi progressi grazie all’uso di tecnologie avanzate e metodi di ricerca moderni. Le scoperte nel campo della genomica e della proteomica hanno ampliato le nostre conoscenze sui meccanismi biologici a livello cellulare e molecolare. Ad esempio, studi recenti hanno dimostrato come le variazioni genetiche possano influenzare la risposta fisiologica agli esercizi fisici, suggerendo che programmi di allenamento personalizzati potrebbero migliorare significativamente i risultati per vari individui.
Inoltre, la scoperta di nuovi ormoni e segnali biochimici ha rivoluzionato la nostra comprensione della comunicazione tra i sistemi del corpo. Ad esempio, recenti ricerche hanno evidenziato il ruolo della grelina non solo nella regolazione dell’appetito, ma anche nel miglioramento della performance fisica durante l’esercizio.
Infine, l’integrazione della fisiologia con altre scienze, come la nutrizione e la psicologia, ha dato vita a nuove aree di studio, come la nutrizione sportiva, che mira a ottimizzare le performance attraverso l’alimentazione e la gestione dello stress.
In sintesi, la fisiologia non è un campo statico; continua a evolversi e a offrire nuove intuizioni che possono migliorare non solo la nostra comprensione della vita, ma anche le applicazioni pratiche nella medicina e nello sport.
