Fiziologia drept obiect de studiu

Prof.tefan urcanuFiziologia drept obiect de studiu

OBIECTUL FIZIOLOGIA

Fiziologia - (din limba greac physis - natur, logos - tiin) este tiina ce studiaz legitile funcionale ale organismelor vii. Termenul "fiziologie" a fost utilizat pentru prima dat de ctre medicul i filosoful grec Aristotel. Toate manifestrile funcionale ce au loc n organism la toate nivelurile reprezint fenomene biochimice, biofizice i fiziologice, iar desfurarea n timp a acestora constituie procesele fiziologice.Interpretarea mecanismelor fiziologice are drept baz, substrat datele anatomiei, histologiei, citologiei, biochimiei.Fiziologia studiaz procesele vitale ce au loc n organism nu n mod izolat unul de altul, ns n strns legtur i sub interaciunea reciproc cu mediul.Fiziologia este baza teoretic principal n studiul de mai departe a disciplinelor veterinare i zootehnice. Astfel progresul din domeniul fiziologiei marcheaz un pas nainte i n aceste ramuri ale tiinei.

SCURT ISTORICFiziologia ca tiin i trage rdcinile nc din trecutul ndeprtat. Chiar din zorii apariiei civilizaiei putem ntrezri ncercri de a cunoate viaa organismului uman i animal. Lstarii fiziologiei sub aspectul unor date rzlee se gsesc n lucrrile filosofilor i medicilor Indiei, Chinei, Greciei i Romei n veacul IV-II .e.n.O dat cu dezvoltarea medicinei a aprut i necesitatea dezvoltrii fiziologiei. Primul care a pus nceputul acestui lucru a fost Aristotel (384 - 322.e.n.). El e considerat drept fondatorul anatomiei i al fiziologiei comparate. Pe timpul acela au aprut primele interpretri ale fiziologiei destul de importante, dar nc enigmatice ce nu aveau la baza lor nici o dovad tiinific. nc nu exista o succesiune i o sistematizare a observaiilor tiinifice dei ncercri experimentele asupra animalelor se efectuau.Primul care a iniiat metoda viviseciei a fost clasicul medicinei antice medicul, roman Claudius Gallenus (131 - 201). Anume Gallen a fost acela care a folosit pentru prima oar n practica medical - experimentul. Experimentele efectuate asupra organismului n scopul studierii funciilor lui n general i a originii pulsului n particular sunt cuprinse n lucrarea "De usu partium corporis humani". ncepnd cu secolul II i pn n sec.XVII n domeniul cercetrilor tiinifice survine o stagnare de lung durat. n aceast perioad au persistat ndeosebi cercetrile tiinifice ale ilustrului savant i filosof arab Abu Ali Ibn Sina (Avicenna) - (980 - 1037) publicate n lucrarea celebr "Canonul medicinei". Lucrarea menionat e o ntruchipare a ntregii tiine medicale de pn atunci. Mai mult dect att ea constituie un tratat de baz pentru nvmntul medical n Orient i Europa.Renaterea fiziologiei ca tiin care studiaz procesele vitale din organism n baza observaiilor i experienelor are loc n jumtatea a doua a sec XVIII. Tocmai acum ia amploare o dezvoltare intens a mecanicii, matematicii, astronomiei etc. Bunoar N.Copernic a dovedit rotaia planetei Pmnt n jurul soarelui i astfel a pus baza astronomiei contemporane. Newton a dovedit legea gravitii pmntului, iar filosoful F.Becon a fost primul care a alctuit prima cluz cu privire la efectuarea experienelor asupra animalelor.

Apariia fiziologiei ca o tiin experimental de sine stttoare se datoreaz n mare msur medicului i fiziologului englez W.Harvey care n 1628 n lucrarea sa fundamental "Exercitato anatomica de motu cordis et sanguinis in animalibus" a descris circulaia sngelui n organism la om i animale. Aceast descoperire a fost posibil datorit faptului c Harvey a introdus n practic - vivisecia. Prezentarea grafic a schemei circulaiei sngelui n principiu a rmas i pn n prezent. S-a convenit ca descoperirea circulaiei sngelui s fie considerat drept ziua fondrii fiziologiei animalelor.Aceast descoperire a fost dezvoltat i completat de ctre savantul italian M.Malpighi (1628 - 1694), cruia i aparine descoperirea elementelor figurate ale sngelui, structurii alveolare a pulmonilor, pielii, rinichilor precum i a legturii arterelor i venelor prin intermediul capilarelor.

Rene Descartes (1596-1650) filosof, matematician, fizician i fiziolog, observnd c drept rezultat al contractrii corneei, apare clipitul ochilor, a descoperit noiunea de "reflex". Dup cum susine savantul n creier se formeaz mecanisme de trecere a duhurilor la animale de la unii nervi la alii, apoi refractarea lor de la encefal ca o raz de pe-o suprafa neted. Investigaia lui Descartes a determinat dezvoltarea de mai departe a fiziologiei i a dezminit prerile eronate despre comportarea animalelor i a omului. Mai trziu nchipuirea despre sistemul nervos, arcul reflex, importana sistemului nervos ca mediator dintre mediu i organism au fost tratate n lucrrile anatomistului i fiziologului ceh Prohaschi (1749 - 1820).n prima jumtate a sec. al XVII-lea la dezvoltarea fiziologiei a contribuit foarte mult M.Lomonosov. Nefiind fiziolog a formulat n 1748 legea de baz a conservrii materiei i energiei. Mai mult dect att meritul lui n fiziologie este acela c el pentru prima oar a elucidat ideea despre formarea cldurii n organism i cu mult naintea multor savani a format teoria vizibilitii n culori. Important e faptul c el a formulat prima clasificare a senzaiilor gustative. La sfritul sec. al XVIII-lea naturalistul italian L.Galvani (1737-1798) a dovedit existena n esuturi a electricitii animaliere, punnd bazele electrofiziologiei. Aceste experimente mpreun cu cele ale lui C. Matteuci au pus baza studiului genezei fenomenului fiziologic de baz procesul de excitare. Dezvoltarea de mai departe a acestei direcii a contribuit la elaborarea de stimulare electric i mecanic precum i a nregistrrii grafice a proceselor fiziologice. O mare contribuie n elaborarea acestor metode i argumentare a proceselor biologice electrici a avut-o E. Du Bois-Reymond.

Printre lucrrile experimentale efectuate la nceputul sec.XIX se evedeniaz devenind mai apoi i clasice cercetrile fiziologului englez C.Bella i francezului F.Majandy (1983-1855) care au constatat independent unul de altul, c rdcinile dorsale ale creierului spinal sunt formate din fibre nervoase aferente, iar cele ventrale - din fibre nervoase eferente. Astfel a fost descoperit substratul anatomic al arcului reflector somatic dorsal.n aceiai ani M.Flurans a formulat noiunea despre plasticitatea centrilor nervoi precum i a rolului conductor al scoarei cerebrale a encefalului n reglarea involuntar a micrilor. Asupra dezvoltrii de mai departe a acestei teorii o influen esenial au avut-o cercetrile lui I.Miuler i M.Galla care au elaborat teoria refractrii n acelai mod dup cum a existat ea pn la I.Secenov i I.Pavlov.Un loc deosebit n rndul lucrrilor experimentale efectuate de fiziologii rui n perioada respectiv i revine lui V.Basov, care n 1848 a propus operaiunea de aplicare a fistulei stomacului la cine. Astfel pentru prima dat n istoria fiziologiei a fost demonstrat posibilitatea de efectuare a experienei cronice.

La mijlocul sec.XIX fiziologia s-a delimitat de anatomie. n acest timp au aprut unele performane metodice. C.Ludwig (1816-1894) a inventat chimograful, iar mai apoi a propus i manometrul de nregistrare a tensiunii arteriale.Printele fiziologiei ruse I.Secenov primul a ncercat s supun unei analize exerimentele fenomenului sumrii n sistemul nervos central. Cea mai mare performan a tiinei ruse a constituit-o descoperirea n 1862 a procesului de inhibiie n sistemul nervos, fapt ce i-a gsit oglindire n geniala lucrare a lui I.Secenov n 1863 "Reflexele encefalului", care pentru prima oar a implementat bazele fiziologice ale activitii psihice. Astfel a fost dat o lovitur decisiv nchipuirilor idealiste despre activitatea creierului i fondat baza pentru elaborarea de mai departe de ctre I.Pavlov a fiziologiei activitii nervoase superioare.Celebrul discipol al lui I.Secenov, N.Vvedenskii crui nume pe bun dreptate se afl n primul rnd dup I.Secenev i I.Pavlov a descoperit fenomenul optimum i pesimum al excitaiei. Un alt merit al savantului este nvtura despre parabioz, apariia creia el a cercetat-o asupra nervului, muchiului, glandelor i creierului spinal. Aceast noiune este reflectat n monografia "Excitaie, inhibiie, narcoz". (1901). Conform acestei concepii ntre dou stri contradictorii ale esuturilor - excitaie i inhibiie exist etape de tranziie care unesc aceste dou procese ntr-un integru dinamic. Urmaul lui N.Vvedenskii a fost A.Uhtomskii care a dezvoltat i a aprofundat ideile lui elabornd noiunea de dominan.

Un merit deosebit n dezvoltarea fiziologiei mondiale l-a avut lucrrile lui I.Pavlov, fondatorul tiinei despre activitatea nervoas superioar la om i animale. Studiind reglarea i autoreglarea circulaiei sanguine I.Pavlov a constatat existena unor nervi speciali, unii care mobilizeaz, alii care rein funcionarea cordului, treilea - sunt capabili de a modifica fora contraciilor cardiace, fr a modifica frecvena pulsului. El a explicat particularitile acestor nervi de a modifica starea funcional a muchilor cardiaci, de a micora starea trofic a lor punnd baza teoriei inervaiei trofice a esuturilor.n 1897 I.Pavlov a generalizat rezultatele investigaiilor sale n domeniul fiziologiei digestiei n lucrarea Prelegeri despre funcionarea glandelor digestive principale, devenind o cluz pentru fiziologii din lumea ntreag. Mai apoi n 1904 I.Pavlov pentru lucrrile efectuate n domeniul digestiei a fost distins cu premiul Nobel. Lucrnd asupra legturilor organismului cu mediul realizate sub controlul sistemului nervos, I.Pavlov a ajuns la concluzia privind necesitatea studierii funciilor emisferelor encefalului. Descoperind reflexul condiionat a fcut posibil iniierea studierii proceselor psihice, care stau la baza comportamentului omului i al animalelor. n primul rnd a determinat legitile formrii i inhibiiei reflexelor condiionate, determinarea tipurilor de activitate nervoas superioar, cercetarea teoriei somnului i hipnozei precum i formarea bazei tiinei despre cele dou sisteme de semnalare. Rezultatele multiplelor cercetri efectuate de I.Pavlov au servit drept temelie pentru fondarea concepiilor materialiste despre activitatea nervoas superioar.

Dezvoltarea cercetrilor cu privire la fiziologia contraciilor musculare sub aciunea curentului electric i a cmpurilor magnetice asupra organismului, prezena biocurenilor n encefal etc. i revin profesorului V.Danilevski i a colaboratorilor si. n acelai timp V.Ciagove, profesor al Universitii din Kiev, pentru prima dat a ncercat s aplice teoria i metodele chimiei fizice n scopul soluionrii unor probleme fiziologice. El presupune c potenialele bioelectrice apar drept rezultat al diferenei de concentraie n esuturi, iar baza excitaiei nervului o formeaz schimbul gradienilor de concentraie a ionilor n sectorul stimulat. Aceste noiuni au servit mai apoi drept baz a concepiilor actuale ale lui A.Hodjkin i A.Haxly referitoare la geneza impulsului nervos.Performane frumoase sunt obinute de savantul olandez V. Eindhoven n domeniul electrofiziologiei, care a reuit s nscrie potenialele electrice ale cordului. ncepnd cu sec. XX investigaiile n domeniul fiziologiei se desfoar pe un areal mai mare. n primul rnd e de menionat faptul c W.Canon bazndu-se pe ideea lui Cl.Bernard (1813-1878) referitoare la statornicia mediului intern al organismului a fondat tiina despre homeostaz. Mecanismele reglatorii care creeaz aceast stare homeostatic, mai apoi au servit drept baz la apariia unei noi tiine - cibernetica ai crei fondatori au fost fiziologul A.Rozenblut i matematicianul N.Vinner.n lucrrile ulterioare consacrate homeostazei a cptat o larg rspndire ideea despre prevalarea mecanismelor de reglare endocrin. Aceast idee i-a gsit realizare n dezvoltarea de mai departe a cercetrilor efectuate de fiziologul canadian G.Selye, care a studiat mecanismele endocrine de rspuns al organismului ca rezultat al influenei factorilor stresani.Un rol decisiv n dezvoltarea fiziologiei mecanismelor activitii reflexe a organismului i revine savantului englez C.Sherrington (1857-1952), laureat al premiului Nobil care a stabilit principiul activitii integratorii a creierului: inhibiia reciproc, ocluzia, convergena etc. Dnsul a introdus noiunea de sinap, determinnd totodat rolul lui n mecanismele de excitare i inhibiie i de legtura dintre celulele nervoase ce deservesc actele reflexe. Acestui savant i aparine tiina despre cmpuri receptive, ce nseamn zona localizrii receptorilor.

C. Sherrington a dedus concluzia c unul din principiile de baz ale activitii sistemului nervos este principiul cii comune, stabilind totodat faptul c cile conductoare sensibile prevaleaz numeric celor de locomoie.Savantul olandez P.Magnus studiind mecanismele meninerii pozei organismului n spaiu a elaborat o nou teorie despre natura actelor de locomoie (micare, staionare), despre aparatele centrale ce coordoneaz prile corpilor una fa de alta. Dnsul a stabilit c trunchiul creierului este locul de concepie a mecanismelor de echilibru, redresarea poziiei normale a corpului n spaiu. n aceeai perioad V.Behterev a constatat rolul formaiunilor subcorticale n formarea reaciilor emoionale i de locomoie la animle i om, a descoperit centrii i cile conductoare ale creierului. A descoperit baza funcional anatomic a echilibrului i orientrii n spaiu, funciei talamusului. n scoara cerebral a determinat centrul de locomoie i secreie.Lund drept fundamentale ideile lui N.Vvedenskii, A.Uhtomskii (1875-1942) a formulat principiul de funcionare a creierului - dominanta, i a constatat particularitile caracteristice: mrimea excitabilitii n centrul ce domin, stabilitatea acestei excitabiliti n timp, posibilitatea de sumare, ineria excitaiei i inhibiiei i a altor mecanisme reflectorici. Actualmente, dominanta este recunoscut ca unul din principalele mecanisme ale activitii encefalului.

Studierea proceselor de excitaie i inhibiie ine de dezvoltarea proceselor chimice de transmitere a impulsurilor n terminaiunile nervoase cu ajutorul mediatorilor, care a fost iniiat de ctre savantul austriac O.Loiay (1921) i continuat de W.Cannon, H.Cotoian, E.Babskii etc. E de menionat c lui H.Costoian i aparin, i cercetrile n domeniul fiziologiei comparative.Contribuia cea mai important n cercetarea autonomiei sistemului nervos au avut-o savanii rui. Bunoar L.Orbeli (1882-1958) i discipolii si au elaborat noiunea despre funcia trofic a sistemului nervos simpatic, precum i o nou direcie n tiin - fiziologia evoluionist.Un nou capitol n fiziologie a aprut datorit cercetrilor efectuate de savanii rui N.I.Levin, B.A.Lavrov, precum i polonezul C.Func, fondatorul tiinei despre vitamine. O ampl dezvoltare s-a constatat n domeniul endocrinologiei, n baza cercetrilor lui B.Mzavadski, care a modificat sexul la psri. A fost formulat noiunea de sistem de reglare neuroumoral unitar.n prima jumtate a sec. XX o intens dezvoltare se nregistreaz n domeniul fiziologiei digestiei, continund tradiiile fondate de I.Pavlov. E de menionat descoperirea de ctre A.Ugolev a mecanismului digestiei parietale fiind descris i reglarea ei de ctre hipotalamus i anume a centrilor de foame i saturare. Un merit deosebit i revine lui P.Anohin, care a contribuit mult la studierea sistemelor funcionale.

CLASIFICAREA DISCIPLINELOR FIZIOLOGICE

Fiziologia animalelor se dezvolt n diferite direcii n mare msur de sine stttor, ns strns legate ntre ele. Ea poate fi divizat n cea general, particular, comparativ, de vrst i aplicativ.Fiziologia general studiaz procesele fiziologice de baz, manifestrile activitii vitale cum ar fi metabolismul esuturilor i organelor, proprietile membranelor biologice ale unor celule, legile generale de reacionare ale organismului i prilor lui structurale ca rezultat al aciunii factorilor mediului excitare, excitabilitatea proceselor de excitare i inhibiie, contactele intercelulare care disting viul de neviu.Fiziologia comparativ - studiaz particularitile specifice ale funciilor organismului la diferite specii de animale precum i ale organismelor uneia i aceleiai specii ce se afl la diferite etape de dezvoltare individual. Aceast direcie mai e numit i fiziologia evoluionist.Fiziologia particular - studiaz fiziologia unor grupe de animale (agricole, de blan), specii (insecte, psri, bovine, cabaline, ovine,suine), organe (cord, rinichi, ficat) sisteme (digestiv, cardio-vascular, respirator), esuturi (muscular, nervos).

Fiziologia de vrst - studiaz procesele fiziologice la diferite etape de dezvoltare ontogenetic. Ea examineaz problemele apariiei i dezvoltrii multiplelor funcii ale organismului precum i funciile de corelare ntre ele.Fiziologia aplicativ - studiaz legitile manifestrilor organismului n dependen de scop i condiii. La acest capitol poate fi menionat fiziologia muncii, alimentaiei i ecologic. Un rol decisiv din punct de vedere practic i revine fiziologiei animalelor. Scopul principal e de a ridica nivelul productivitii de carne, lapte, ou, ln i al altor indici. Succesele se pot obine la nivelul cerinelor doar prin studierea profund a fiziologiei nutriiei, procesului de lactaie, metabolismului etc.Fiziologia poate fi divizat n cea normal i patologic. Prima servete drept baz teoretic pentru toate disciplinele veterinare. Ea studiaz procesele vitale n organismul sntos, mecanismele de adaptare a funciilor ca rezultat al aciunii factorilor mediului i mai ales al rezistenei organismului. Cu bun seam fr cunoaterea evoluiei proceselor fiziologice normale e imposibil a trata animalul bolnav. Spre deosebire de cea normal, fiziologia patologic nsuete modificrile funcionale ce au loc n organismul bolnav, evideniaz cauzele apariiei dezvoltrii i evoluiei proceselor patologice n organism precum i mecanismele de nsntoire i de reabilitare.

RELAIILE FIZIOLOGICE CU ALTE DISCIPLINI

Fiziologia are puncte de tangen cu multe alte discipline. Bunoar ea este strns legat cu biochimia i cu biofizica. Astfel, la explicarea proceselor fiziologice se folosesc noiuni fizice i chimice. Fiziologia se bazeaz pe performanele obinute n domeniul disciplinelor morfologice cum ar fi: citologia, histologia, anatomia i embriologia. Succesele fiziologice sunt folosite pe larg la predarea disciplinelor medicale - semiologia, chirurgia, farmacologia i a celor clinice. O legtur strns exist ntre farmacodinamica ca parte component a farmacologiei ce studiaz aciunea medicamentelor asupra proceselor fiziologice. Servete ca baz la astfel de discipline zootehnice de felul: alimentaia, ameliorarea tehnologiilor de cretere etc., reproducerea i transferul de embrioni nu pot avea viitor fr o baz tiinific fiziologic.n ultimele decenii un rol decisiv n dezvoltarea fiziologiei i revine ciberneticii - tiina despre principiile de dirijare i legtur a diferitelor mecanisme. Modelarea matematic exist ntre diferite procese n organism. Prin aceasta ea contribuie la evidenierea principiilor generale de reglare a diverselor funcii i interaciunea ce exist ntre ele.

. METODELE DE STUDIU N FIZIOLOGIEVarietatea metodelor face posibil studierea aprofundat a esenei proceselor ce se desfoar n organism. Actualmente, cercetrile se efectueaz att asupra organismului, precum i la nivelul organelor, esuturilor, celulelor. Fiziologia este o tiin experimental i din acest punct de vedere metodele de baz sunt observaia i experiena experimentul ce face posibil nu numai rspunsul la ceea ce are loc n organism ns i evidenierea evoluiei procesului fiziologic. Care este geneza apariiei lui, de care mecanisme este susinut i dirijat. n studierea oricrui proces, de regul, se creeaz condiii n care ar fi posibil redarea acestui proces ca mai apoi s fie posibil dirijarea lui nsui.n scopul cercetrii profunde a proceselor care au loc n organism sunt folosite metodele analitice de studiu. Cu ajutorul al unor astfel de cercetri se pot obine rezultate complete despre celul, organitele ei, procesele ce au loc n membrane etc.ns doar cunoaterea tuturor aspectelor, legturilor i interaciunilor activitii vitale a organismului cu mediul nu este suficient. De aceea apare necesitatea efecturii experienelor i altor direcii.La etapele timpurii de dezvoltare a fiziologiei ca tiin n studierea funciei sau importanei unui sau altui organ o rspndire larg o avea metoda nlturrii - extirprii. n unele cazuri se efectuau experiene nu de extirpare, dar de transferare dintr-o parte a corpului n alta sau chiar la alt organism - metoda de transplantare. Aceast metod este ct se poate de eficient n studierea funciilor glandelor endocrine, precum i n transplantarea organelor (rinichi, cord, subvalve etc.).n scopul cercetrii organelor inaccesibile supravegherii, se utilizeaz metoda fistural propus pentru prima dat de V.Basov. Esena acestei metode este c un capt al unui tub este introdus n organul cavitar (stomac, intestin, vezic biliar, ductele unor glande cu secreie extern) al doilea fiind fixat la suprafaa corpului. n scopul studierii proceselor care au loc ntr-un organ sau altul i introducerea substanelor farmacologice, diferitelor preparate se utilizeaz cu succes metoda de catetiriyare, esena creia este introducerea unui tub - cateter din cauciuc n cord, vase sanguine i ductele glandelor.

Pentru studierea dependenei activitii funcionale a organelor de influena sistemului nervos este aplicat metoda denervaiei, care const n secionarea fibrelor nervoase ce inerveaz organul respectiv.n prezent o larg rspndire o are metoda radiometriei, cu utilizarea izotopilor marcani. Se permite nregistrarea de la distan a informaiei despre procesele fiziologice ce au loc n organul ce ne intereseaz. Aceast metod este foarte exact i nu necesit intervenii chirurgicale.Este acceptat de a se distinge urmtoarele tipuri de interpretare a experimentelor fiziologice: acut i cronic. Experiena acut, de regul, nu este de lung durat. Efectuarea extirprii organului, esutului, denervrii, nregistrarea potenialelor electrice, introducerea preparatelor terapeutice etc. au loc dup utilizarea substanelor anestezice cu aciune local sau total asupra organismului. Dup experien animalul este sacrificat.Experimentul cronic necesit o pregtire special sub form de operaiuni chirurgicale cu folosirea animalului n experien dup revenirea lui ca rezultat al interveniei. Aceast metod este binevenit n scopul aplicrii fistulei, anastomozele nervilor i ale vaselor sanguine, transplantarea diferitelor organe, introducerea electrozilor etc. E de menionat c anume aceast form de experiment ofer posibilitatea de a studia comportamentul animalelor prin metoda reflexelor condiionate, face posibil efectuarea observaiilor de lung durat: sptmni, luni, ba chiar i ani. Elocvent e chiar i acel fapt c e posibil i repetarea experienei asupra unuia i aceluiai animal mrind prin aceasta autenticitatea observaiilor efectuate. Funcionarea unor organe e posibil s fie studiat i n afara organismului (izolat). Pentru aceasta, organului extirpat i se creeaz condiii speciale: temperatur, umiditate, aprovizionarea cu soluii nutritive prin vasele organului izolat - metoda perfuziei.Pe parcursul ultimelor decenii se implementeaz descoperiri metodice, care modific radical tehnologiile experimentelor. E vorba despre modalitatea de nregistrare, prelucrare i apreciere a datelor experimentale, care se exercit cu ajutorul calculatoarelor.Astfel, varietatea metodelor face posibil studierea mai profund a esenei proceselor ce se desfoar n organism.