生理学发展简史

生理学发展简史陈强2012年12月主要内容一．生理学简介二．生理学的开端三．17-19世纪生理学的发展四．20世纪生理学的发展五．21世纪生理学的发展与展望一、生理学简介1.什么是生理学2.生理学的研究内容3.生理学的研究层次或水平4.生理学在生物学中的地位•生物学(biology)是研究生命现象及其活动规律的科学。•生理学(Physiology)是研究生命体功能(function)及其及其机制或机理(mechanism)的科学。•个人观点：生理学微观生物学与宏观生物学间的桥梁1.什么是生理学2.生理学的研究内容生命体的三大功能•新陈代谢•对内外环境变化做出反应(应激)•生殖个体生存物种延续人体生理学的任务就是研究构成人体各个系统的器官和细胞的正常活动过程，特别是各个器官、细胞功能表现的内部机制，不同细胞器官之间的相互联系和相互作用，并阐明人体作为一个整体，其部分的功能是如何互相协调、互相制约，从而能在复杂多变的环境中维持正常的生命活动。生理学(研究对象)动物生理学人体生理学植物生理学微生物生理学应用生理学运动生理学劳动生理学潜水生理学航天生理学、高原生理学通常所说的生理学是指以人和高等动物为研究对象的生理学细胞生理学（细胞和分子水平）器官和系统生理学整体生理学生物化学、生物物理学曾经都是生理学的分支学科3.生理学的研究层次或水平4.生理学在生物学中的地位生物学植物生物学动物生物学微生物学病毒学人类学古生物学生物学形态学生理学生态学发育生物学分类学遗传学进化论生物学群体生物学个体生物学细胞生物学分子生物学生物学生物化学生物物理学生物数学仿生学•生物学各分支学科的关系，犹如切多层蛋糕。•水平切法：表示把生物学按研究的生命现象各个方面加以划分生理学、形态学、遗传学、生态学等•垂直切法：按系统分类，把生物学划分为动物学、植物学、细菌学等学科。动物学植物学细菌学真菌学形态学遗传学生理学•生理学虽然是生物学的一个分支，但在拉马克第一次使用“生物学”这个名词之前，已经有了几位赫赫有名的生理学家。•生理学以其悠久的历史，众多的成果成为了生物学的主体或基础。生理学的外延很难确定，比如说诺贝尔生理或医学奖，这个“生理”就成了生物学的代名词。•解剖学：借助一些简单的工具，凭肉眼进行观察和分类。•生理学：需要物理和化学知识，想象和推理能力，依赖其他学科的发展和实验和分析的广泛应用。•尽管亚里士多德、盖伦、维萨里对生理问题感兴趣，并做出许多解释和推测，但并没有使这些问题得到清晰的说明和解释。二、生理学的开端生理学成为一门科学的标志是英国医生威廉哈维（WilliamHarvey）于1628年出版的一本著作《动物心血管运动的解剖研究》，也译作《心血运动论》。AnAnatomicalStudyoftheMotionoftheHeartandoftheBloodinAnimals1.威廉哈维之前人们对动物和人体的认识当时的医学领域，主要受两位前辈的思想所主宰，他们分别是古希腊的哲学家亚里士多德和古罗马的名医盖仑。亚里士多德Aristotle(384-322BC)盖仑Galen(129-199)Aristotle(384-322BC)亚里士多德亚里士多德曾经解剖过五十多种动物,并对五百多种不同的动植物进行了分类,是生物分类学的启蒙者之一。从这些解剖中,亚里士多德指出,鲸鱼是胎生,这是对海洋哺乳动物的一个重要认识。古希腊著名的科学家和哲学家。亚里士多德是马其顿王室医师的儿子，柏拉图（前427—前347）的大弟子。•亚里士多德的研究领域几乎覆盖了方方面面。•对人体亚里士多德持有一种活力论的观点，认为在生命体中有一种活力在起作用。•将心脏看做灵魂和智慧的中心，而大脑在他看来仅仅起到分泌黏液和冷却血液的作用。•认为动脉中充满着“元气”Aristotle(right)andPlatoGalen(129-199)盖伦古罗马医生，生于小亚细亚的帕加蒙（Pergamum），是罗马帝国时期的一位名医，还担任过当时的皇帝马可·奥勒留(MarcusAurelius，121-180)的御医。盖伦发现静脉是与心脏连接的；周围神经起自中枢神经系统；他根据实验分辨出感觉和运动神经；说明了横断脊髓的后果；阐明喉返神经的作用；证明失去神经的心脏仍能继续跳动；他肯定动脉里充满血液而不是空气等。他被认为是第一位实验医学家。•ManyofGalen'sanatomicalandphysiologicalobservationswereaccurate.•Heprovedthaturinewasformedinthekidney(asopposedtothebladderwhichwascommonbelief).•Hecorrectlyidentifiedsevenofthe12cranialnerves,discoveredthevalvesoftheheart,recognizedthecontagiousness(传染力)oftuberculosis(肺结核),andthepossiblespreadofrabies(狂犬病)viadogs.•Galen'smostimportantdiscoverywasthatarteriescarryblood,notair.从罗马时代直到中世纪，人体解剖是被严格禁止的。盖伦解剖学的观察结果主要部分则是从解剖动物（猴，猪等）推演而来，因此他犯了一些错误。他写过500多篇论文，其中有83篇医学论文保存了下来，对后世影响很深，直到16世纪维萨里（Vesalius）才冲击到盖伦解剖学权威的基础。在治疗方面，盖伦许多方法仍沿用希波克拉底的传统，用温和方法如饮食，休息和运动帮助身体恢复健康。他对通过卫生养生法预防疾病，也特别注意。他喜欢用复方药剂（Polypharmacy），所用的万能解毒剂（Mithridatum又称“盖伦丸）就是用近70种药物配成的。•在心血管系统方面，盖仑的看法却错误百出。•盖仑始终没有弄清心脏的结构及作用。他否认心脏是块肌肉，理由也很确凿，因为心肌的确与其他的肌肉不同，它非常坚韧且不知疲倦地搏动，更不可思议的是，实验表明离体的心脏居然还能跳动。•在盖仑看来，心脏的作用就在于产生“内热”。•盖仑将肝脏看做一个重要的造血器官。食物的有用部分变成“乳糜”，从肠经肝门静脉进入肝脏，肝脏将乳糜转变成暗红色的静脉血，从而起到营养全身的作用。•他认为心脏的右边是静脉系统的主要分支，部分血液通过肺动脉进入肺，在这里排出烟气。部分血液则通过心室之间的小孔进入左心室，在这里，静脉血与由肺动脉从外界带来的元气相遇，两者混合，产生了鲜红的动脉血和富有活力的灵气，再通过动脉系统分布到全身。•某些动脉血流到大脑，在这里，血液中的灵气通过中空的神经分布到全身。•盖仑已经意识到，动脉血和静脉血的区别在于前者混合了由肺中进入的元气，这是一个了不起的发现。•然而，盖仑的错误在于他将血液看做一种源源不断在肝脏中产生的东西，它的前身是食物。血液在流经全身的过程中就逐渐被消耗掉了。换言之，血液是不循环的，它源源不断产生，又随时随地消失，正如流进沙漠中的小溪那样。盖仑将全身的体液分成三种类型，分别与静脉、动脉和神经有关，这恰好吻合了后来独霸一时的基督教教义中的“三位一体”说，即圣父、圣子、圣灵三位一体。难怪盖仑的体系在中世纪被奉为经典，后人不敢越雷池一步。盖仑的学说统治了西方近15个世纪文艺复兴文艺复兴是指十四五世纪在意大利各城市兴起，以后扩展到西欧各国，于16世纪在欧洲盛行的一场思想文化运动，带来一段科学与艺术革命时期，揭开了近代欧洲历史的序幕，被认为是中古时代和近代的分界。文艺复兴时期的生理学和医学比利时医生维萨留斯发表《人体结构》一书，对盖伦的“三位一体”学说提出挑战。西班牙医生塞尔维特发现血液的小循环系统，证明血液从右心室流向肺部，通过曲折路线到达左心室。英国解剖学家哈维通过大量的动物解剖实验，发表《心血运动论》等论著，系统阐释了血液运动的规律和心脏的工作原理。他指出，心脏是血液运动的中心和动力的来源。这一重大发现使他成为近代生理学的鼻祖。AndreasVesalius安德烈·维萨留斯1514-1564比利时人，著名的医生和解剖学家，近代人体解剖学的创始人，维萨留斯与哥白尼齐名，是科学革命的两大代表人物之一。维萨里和盖仑的最大区别是：他解剖的是人体。当时虽然处在欧洲文艺复兴的高潮，但是医学教育还仍然没有完全摆脱中世纪的精神桎梏。盖仑的著作仍被奉为经典。年轻的维萨里面对这种现象极为不满。他曾一针见血地指出盖仑解剖学中的错误和教学过程中的弊病，并决心改变这种现象，纠正盖仑解剖学中的错误观点。•为了研究解剖学，维萨留斯一次次地在黑夜中光顾常人不敢去的地方，偷出了许多尸体。•1543年发表《人体的构造》一书中首次正确地描述了静脉和人类心脏的解剖，改正了加伦关于肝、胆管、子宫和颌骨等解剖上的错误200余处，给予人们一个全新的人体解剖知识。他否定了盖伦左心室与右心室相通的观点，但未能发现血液循环。•维萨留斯在解剖中发现，男人和女人的肋骨一样多，因此《圣经》中所说的上帝从亚当体内抽出一根肋骨，造出了夏娃的说法是错误的。这个有趣的科学发现却激怒了迂腐的教会人士。教会指责维萨里曾用活体进行解剖，被判处死刑。由于国王菲里普出面干预，才免于死罪。《人体的构造》是解剖学史上的一座里程碑，它首次比较精确地描绘了人体的结构，书中的插图及内容被后人多次复制和引用。右图是该书中的一幅插图《人体的构造》的发表引起了当时的解剖学家和医生们的震惊，也因违反了当时流行的对人体结构的认识，引起教会的极大不满，维萨里被迫离开了他执教的的在地威尼斯来到西班牙。但教会的魔爪仍不肯放过他，20年后，西班牙宗教裁判所诬陷维萨里用活人解剖，判维萨里死罪。由于国王出面干预，教会才改判他往耶路撒冷朝圣，免于死罪。在归航途中，航船遇险，年仅50岁的维里不幸身亡。达·芬奇(LeonardodaVinci，1452~1519)中世纪许多艺术家热衷于人体解剖。意大利著名画家达芬奇曾解剖过30个不同年龄的男性和女性的尸体。难怪有人说达·芬奇的一只手在画着蒙娜丽莎那迷人的微笑的同时，另一只手却在解剖冷冰冰的尸体。达芬奇绘制的头骨素描图与数字成像技术获取的头骨图像对比这是达芬奇的“维特鲁威人”，人体比例堪称完美显然，对于艺术家来说，热衷于解剖学，目的就是为了更好地表达人体之美，而这种对人体美的追求又与文艺复兴以后希腊艺术旨趣的复活有关。《黄帝内经》中国古代蕴含着丰富哲学思想的医学著作又称《内经》。现分为《素问》、《灵枢》两书。托名黄帝,真实作者不可考。成书年代说法不一，一说战国，一说秦汉间，一说西汉初期或中期。实非一时一人之作。书中有“若夫八尺之士，皮肉在此，外可度量切循而得之，其死可解剖而视之”中国古代著作中的解剖生理学内容•《内经》中有“心主身之血脉”，“经脉流行不止，环周不休”这一说法。这似乎已在表达关于血液循环的思想，也曾有人引用《内经》中的这种表述，证明中国早在哈维之前就已有了血液循环思想。•这种描述还只是处于初级的感性认识阶段。•自从生理学成为西方医学的支柱以后，西医与中医就走上了两条截然不同的道路，前者是一条实证的道路，用的是实验的方法，结论对所有的个体都适用，这条道路与整个近代科学的走向是吻合的。2.威廉哈维的生平和时代背景•威廉·哈维（WilliamHarvey）于1578年4月1日出生于英国肯特郡福克斯通镇。•1597年在英国剑桥大学获文学学士学位，•1602年在意大利帕多瓦大学获医学博士学位。毕业后在英国开业当医生。•1618年至1642年任英王的御医，为皇家医学会会员。•1628年发表了《动物心血管运动的解剖研究》一书，确立了血液循环学说，为近代生理学奠定了基础。•1651年又出版了《动物的生殖》一书，对胚胎发育过程等生理问题进行了广泛的论述，对胚胎学的发展发挥了重大的作用。威廉哈维1578～1657•哈维可谓是生逢其时。1543年，那时离哈维出生还有35年，哥白尼发表了《天体运行论》；同年，维萨