Fizyoloji

Modern fizyolojinin babası Claude Bernard'ı öğrencileriyle birlikte tasvir eden yağlı boya tablo ⓘ

Fizyoloji (/ˌfɪziˈɒlədʒi/; Eski Yunanca φύσις (phúsis) 'doğa, köken' ve -λογία (-logía) 'çalışma'), canlı bir sistemdeki işlevlerin ve mekanizmaların bilimsel olarak incelenmesidir. Biyolojinin bir alt disiplini olarak fizyoloji, organizmaların, organ sistemlerinin, tek tek organların, hücrelerin ve biyomoleküllerin canlı bir sistemdeki kimyasal ve fiziksel işlevleri nasıl yerine getirdiğine odaklanır. Organizma sınıflarına göre bu alan tıbbi fizyoloji, hayvan fizyolojisi, bitki fizyolojisi, hücre fizyolojisi ve karşılaştırmalı fizyoloji olarak ayrılabilir. ⓘ

Fizyolojik işleyişin merkezinde biyofiziksel ve biyokimyasal süreçler, homeostatik kontrol mekanizmaları ve hücreler arası iletişim yer alır. Fizyolojik durum, normal fonksiyon durumudur; patolojik durum ise insan hastalıkları da dahil olmak üzere anormal durumları ifade eder. ⓘ

Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü, İsveç Kraliyet Bilimler Akademisi tarafından tıp alanıyla ilgili fizyolojideki olağanüstü bilimsel başarılar için verilmektedir. ⓘ

Fizyoloji çalışmalarında Leonardo da Vinci'nin erken dönem çalışmalarından biri Vitruvius Adamı. ⓘ

Fizyoloji sözcüğü, Grekçe "doğa", "köken" anlamına gelen φυσις (physis) ve "araştırma" anlamına gelen -λογία (-logia) sözcüklerinden türetilmiştir. ⓘ

Vakıflar

Hücreler

Hayvan, bitki ve mikrobiyal hücreler arasında farklılıklar olmasına rağmen, hücrelerin temel fizyolojik işlevleri hücre bölünmesi, hücre sinyali, hücre büyümesi ve hücre metabolizması süreçlerine ayrılabilir. ⓘ

Bitkiler

Bitki fizyolojisi, bitkilerin işleyişiyle ilgilenen bir botanik alt disiplinidir. Yakından ilişkili olduğu alanlar arasında bitki morfolojisi, bitki ekolojisi, fitokimya, hücre biyolojisi, genetik, biyofizik ve moleküler biyoloji yer alır. Bitki fizyolojisinin temel süreçleri arasında fotosentez, solunum, bitki beslenmesi, tropizmalar, nastik hareketler, fotoperiyodizm, fotomorfogenez, sirkadiyen ritimler, tohum çimlenmesi, dormansi, stoma fonksiyonu ve transpirasyon yer alır. Kökler tarafından suyun emilmesi, yapraklarda besin üretimi ve sürgünlerin ışığa doğru büyümesi bitki fizyolojisinin örnekleridir. ⓘ

Hayvanlar

İnsanlar

İnsan fizyolojisi, insanların, organlarının ve bunlardan oluşan hücrelerin mekanik, fiziksel ve biyokimyasal işlevlerinin doğasına ilişkin bilimsel araştırmalar yoluyla insan vücudunu canlı ve işlevsel tutmak için çalışan mekanizmaları anlamaya çalışır. Fizyolojinin temel odak noktası organlar ve sistemler içindeki sistemler düzeyindedir. Endokrin ve sinir sistemleri, hayvanlarda işlevi bütünleştiren sinyallerin alınması ve iletilmesinde önemli rol oynar. Homeostaz, hayvanların yanı sıra bitkilerdeki bu tür etkileşimlerle ilgili önemli bir husustur. Fizyoloji çalışmalarının biyolojik temeli olan entegrasyon, insan vücudundaki sistemlerin birçok işlevinin örtüşmesini ve buna eşlik eden formu ifade eder. Bu, hem elektriksel hem de kimyasal olmak üzere çeşitli şekillerde gerçekleşen iletişim yoluyla elde edilir. ⓘ

Fizyolojideki değişiklikler bireylerin zihinsel işlevlerini etkileyebilir. Buna örnek olarak bazı ilaçların veya toksik seviyedeki maddelerin etkileri verilebilir. Bu maddelerin bir sonucu olarak davranışlarda meydana gelen değişiklikler genellikle bireylerin sağlığını değerlendirmek için kullanılır. ⓘ

İnsan fizyolojisindeki bilginin temelinin çoğu hayvan deneyleri ile sağlanmıştır. Biçim ve işlev arasındaki sık bağlantı nedeniyle, fizyoloji ve anatomi içsel olarak bağlantılıdır ve tıp müfredatının bir parçası olarak birlikte incelenir. ⓘ

Karşılaştırmalı fizyoloji

Evrimsel fizyoloji ve çevresel fizyolojiyi içeren karşılaştırmalı fizyoloji, organizmalar arasındaki işlevsel özelliklerin çeşitliliğini dikkate alır. ⓘ

Tarihçe

Klasik dönem

Tıbbi bir alan olarak insan fizyolojisi çalışmaları klasik Yunanistan'da, Hipokrat zamanında (MÖ 5. yüzyılın sonları) ortaya çıkmıştır. Batı geleneğinin dışında, fizyoloji ya da anatominin erken formlarının Çin, Hindistan ve başka yerlerde yaklaşık aynı zamanlarda mevcut olduğu yeniden yapılandırılabilir. Hipokrat, toprak, su, hava ve ateş olmak üzere dört temel maddeden oluşan hümorizm teorisini benimsemiştir. Her bir maddeye karşılık gelen bir mizah olduğu bilinmektedir: sırasıyla kara safra, balgam, kan ve sarı safra. Hipokrat ayrıca Galen'in daha sonra genişleteceği dört huyla bazı duygusal bağlantılar da kaydetmiştir. Aristoteles'in eleştirel düşüncesi ve yapı ile işlev arasındaki ilişkiye yaptığı vurgu, Antik Yunan'da fizyolojinin başlangıcını oluşturmuştur. Hipokrat gibi Aristoteles de yaşamdaki dört temel nitelikten oluşan humoral hastalık teorisini benimsemiştir: sıcak, soğuk, ıslak ve kuru. Galen (MS 130-200) vücudun işlevlerini araştırmak için deneyleri kullanan ilk kişiydi. Hipokrat'ın aksine Galen, humoral dengesizliklerin tüm vücut dahil olmak üzere belirli organlarda bulunabileceğini savunmuştur. Bu teoride yaptığı değişiklikler doktorları daha kesin teşhisler koymaları için daha donanımlı hale getirmiştir. Galen ayrıca Hipokrat'ın duyguların da hümörlere bağlı olduğu fikrinden yararlandı ve mizaç kavramını ekledi: sanguine kana karşılık gelir; phlegmatic balgamla bağlantılıdır; sarı safra choleric ile bağlantılıdır; ve siyah safra melankoliye karşılık gelir. Galen ayrıca insan vücudunun birbirine bağlı üç sistemden oluştuğunu düşünüyordu: düşünce ve hislerden sorumlu olan beyin ve sinirler; hayat veren kalp ve atardamarlar; beslenme ve büyümeyle ilişkilendirilebilecek olan karaciğer ve damarlar. Galen aynı zamanda deneysel fizyolojinin de kurucusuydu. Ve sonraki 1400 yıl boyunca Galenik fizyoloji tıpta güçlü ve etkili bir araç oldu. ⓘ

Erken modern dönem

Fransız bir hekim olan Jean Fernel (1497-1558) "fizyoloji" terimini ortaya atmıştır. Galen, İbnü'n-Nefis, Michael Servetus, Realdo Colombo, Amato Lusitano ve William Harvey kan dolaşımı konusunda önemli keşiflerde bulunmuşlardır. Santorio Santorio 1610'larda nabız hızını ölçmek için bir cihaz (pulsilogium) ve sıcaklığı ölçmek için bir termoskop kullanan ilk kişidir. ⓘ

1791'de Luigi Galvani, elektriğin disseke edilmiş kurbağaların sinirlerindeki rolünü tanımladı. 1811'de César Julien Jean Legallois hayvan diseksiyonu ve lezyonlarında solunumu inceledi ve solunumun merkezini medulla oblongata'da buldu. Aynı yıl Charles Bell, omuriliğin dorsal ve ventral kökleri arasındaki işlevsel farklılıkları karşılaştıran ve daha sonra Bell-Magendie yasası olarak bilinecek olan çalışmayı tamamladı. 1824'te François Magendie duyusal kökleri tanımladı ve Bell-Magendie yasasını tamamlamak için beyinciğin dengelemedeki rolüne dair ilk kanıtı üretti. ⓘ

1820'lerde Fransız fizyolog Henri Milne-Edwards, "canlıları insan endüstrisi tarafından yaratılmış makinelermiş gibi karşılaştırmaya ve incelemeye" olanak tanıyan fizyolojik işbölümü kavramını ortaya attı. Adam Smith'in çalışmalarından esinlenen Milne-Edwards, "ister hayvan ister bitki olsun, tüm canlı varlıkların vücudunun bir fabrikaya benzediğini... burada işçilere benzeyen organların, bireyin yaşamını oluşturan olguları üretmek için durmaksızın çalıştığını" yazmıştır. Daha farklılaşmış organizmalarda, işlevsel emek farklı araçlar veya sistemler (onun tarafından appareils olarak adlandırılır) arasında paylaştırılabilir. ⓘ

1858'de Joseph Lister, önceki yaralanmalar ve cerrahi yaralardan sonra ortaya çıkan kan pıhtılaşması ve iltihaplanmanın nedenini araştırdı. Daha sonra ameliyathanede antiseptikleri keşfetti ve uyguladı ve sonuç olarak ameliyattan kaynaklanan ölüm oranını önemli miktarda azalttı. ⓘ

Fizyoloji Derneği 1876 yılında Londra'da bir yemek kulübü olarak kurulmuştur. Amerikan Fizyoloji Derneği (APS) 1887 yılında kurulmuş, kâr amacı gütmeyen bir kuruluştur. Dernek, "fizyolojik bilimlerde eğitim, bilimsel araştırma ve bilginin yayılmasını teşvik etmeye adanmıştır." ⓘ

1891'de Ivan Pavlov, köpeklerin bir zil ve görsel uyaranlara yanıt olarak salya üretimini içeren "koşullu tepkiler" üzerine araştırma yaptı. ⓘ

19. yüzyılda fizyolojik bilgi, özellikle 1838'de Matthias Schleiden ve Theodor Schwann'ın Hücre teorisinin ortaya çıkmasıyla hızlı bir şekilde birikmeye başladı. Bu teori, organizmaların hücre adı verilen birimlerden oluştuğunu radikal bir şekilde ifade etmiştir. Claude Bernard'ın (1813-1878) daha sonraki keşifleri, daha sonra Amerikalı fizyolog Walter B. Cannon tarafından 1929'da "homeostaz" olarak ele alınacak ve savunulacak olan milieu interieur (iç ortam) kavramına yol açtı. Cannon homeostaz derken "vücuttaki sabit durumların ve bunların düzenlendiği fizyolojik süreçlerin sürdürülmesini" kastediyordu. Başka bir deyişle, vücudun kendi iç ortamını düzenleme yeteneği. William Beaumont, fizyolojinin pratik uygulamalarını kullanan ilk Amerikalıydı. ⓘ

Michael Foster, Max Verworn ve Alfred Binet gibi on dokuzuncu yüzyıl fizyologları, Haeckel'in fikirlerine dayanarak, daha sonra 20. yüzyılda hücre biyolojisi olarak yeniden adlandırılan, hücre eylemlerine dayanan birleşik bir yaşam bilimi olan "genel fizyoloji" olarak adlandırılan şeyi detaylandırdılar. ⓘ

Geç modern dönem

20. yüzyılda biyologlar, insan dışındaki organizmaların nasıl işlediğiyle ilgilenmeye başlamış ve sonunda karşılaştırmalı fizyoloji ve ekofizyoloji alanları ortaya çıkmıştır. Bu alanların önde gelen isimleri arasında Knut Schmidt-Nielsen ve George Bartholomew yer almaktadır. Son zamanlarda evrimsel fizyoloji ayrı bir alt disiplin haline gelmiştir. ⓘ

1920 yılında August Krogh, kılcal damarlarda kan akışının nasıl düzenlendiğini keşfettiği için Nobel Ödülü'nü kazanmıştır. ⓘ

1954 yılında Andrew Huxley ve Hugh Huxley, araştırma ekipleriyle birlikte, bugün kayan filament teorisi olarak bilinen iskelet kasındaki kayan filamentleri keşfettiler. ⓘ

Son zamanlarda fizyolojinin bir disiplin olarak canlılığı konusunda yoğun tartışmalar yaşanmaktadır (Fizyoloji öldü mü, yaşıyor mu?). Eğer fizyoloji günümüzde 19. yüzyılın altın çağına kıyasla daha az görünürse, bunun nedeni büyük ölçüde bu alanın sinirbilim, endokrinoloji ve immünoloji gibi günümüz biyolojik bilimlerinin en aktif alanlarından bazılarını doğurmuş olmasıdır. Dahası, fizyoloji hala sıklıkla çeşitli farklı alanlardan gelen verileri tutarlı bir çerçevede bir araya getirebilen bütünleştirici bir disiplin olarak görülmektedir. ⓘ

Önemli fizyologlar

Fizyolojide kadınlar

Başlangıçta, kadınlar herhangi bir fizyoloji topluluğuna resmi katılımdan büyük ölçüde dışlanmıştı. Örneğin Amerikan Fizyoloji Derneği 1887 yılında kurulmuştur ve sadece erkekleri bünyesinde barındırmaktadır. 1902 yılında Amerikan Fizyoloji Derneği, Ida Hyde'ı derneğin ilk kadın üyesi olarak seçti. Amerikan Üniversiteli Kadınlar Derneği'nin bir temsilcisi ve eğitimde cinsiyet eşitliğinin küresel bir savunucusu olan Hyde, bilim ve tıbbın her alanında cinsiyet eşitliğini teşvik etmeye çalıştı. ⓘ

Kısa bir süre sonra, 1913'te J.S. Haldane, kadınların 1876'da kurulmuş olan Fizyoloji Derneği'ne resmen katılmalarına izin verilmesini önerdi. 3 Temmuz 1915'te altı kadın resmi olarak kabul edildi: Florence Buchanan, Winifred Cullis, Ruth C. Skelton, Sarah C. M. Sowton, Constance Leetham Terry ve Enid M. Tribe. Kadınların seçilmesinin yüzüncü yıldönümü 2015 yılında "Kadın Fizyologlar" kitabının yayınlanmasıyla kutlandı: Fizyoloji Derneği İçin Yüzüncü Yıl Kutlamaları ve Ötesi" kitabının yayınlanmasıyla kutlanmıştır. (ISBN 978-0-9933410-0-7) ⓘ

Önde gelen kadın fizyologlar şunlardır:

• Bodil Schmidt-Nielsen, 1975 yılında Amerikan Fizyoloji Derneği'nin ilk kadın başkanı olmuştur.
• Gerty Cori, eşi Carl Cori ile birlikte, glikojen olarak bilinen fosfat içeren glikoz formunu ve bunun enerji üretimi için ökaryotik metabolik mekanizmalar içindeki işlevini keşfettikleri için 1947 yılında Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü'nü almıştır. Ayrıca, laktik asit döngüsü olarak da bilinen ve kas dokusunun laktik asit fermantasyonu yoluyla glikojeni laktik aside nasıl dönüştürdüğünü açıklayan Cori döngüsünü keşfettiler.
• Barbara McClintock, genetik aktarımın keşfi nedeniyle 1983 Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü'ne layık görülmüştür. McClintock, paylaşılmamış Nobel Ödülü kazanan tek kadın ödül sahibidir.
• Gertrude Elion, George Hitchings ve Sir James Black ile birlikte, lösemi, bazı otoimmün bozukluklar, gut, sıtma ve viral herpes gibi birçok önemli hastalığın tedavisinde kullanılan ilaçları geliştirdikleri için 1988 yılında Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü'nü aldı.
• Linda B. Buck, Richard Axel ile birlikte koku reseptörlerini ve koku alma sisteminin karmaşık organizasyonunu keşfettikleri için 2004 yılında Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü'nü almıştır.
• Françoise Barré-Sinoussi, Luc Montagnier ile birlikte, Edinilmiş Bağışıklık Yetmezliği Sendromu'nun (AIDS) nedeni olan İnsan Bağışıklık Yetmezliği Virüsü'nün (HIV) tanımlanması konusundaki çalışmaları nedeniyle 2008 yılında Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü'ne layık görülmüştür.
• Elizabeth Blackburn, Carol W. Greider ve Jack W. Szostak ile birlikte, telomerlerin ve telomeraz adı verilen enzimin genetik yapısının ve işlevinin keşfi nedeniyle 2009 Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü'ne layık görülmüştür. ⓘ

Alt disiplinler

Fizyolojinin alt disiplinlerini kategorize etmenin birçok yolu vardır:

• çalışılan taksonlara göre: insan fizyolojisi, hayvan fizyolojisi, bitki fizyolojisi, mikrobiyal fizyoloji, viral fizyoloji
• Organizasyon seviyesine göre: hücre fizyolojisi, moleküler fizyoloji, sistem fizyolojisi, organizma fizyolojisi, ekolojik fizyoloji, bütünleştirici fizyoloji
• fizyolojik çeşitliliğe neden olan sürece dayalı: gelişimsel fizyoloji, çevresel fizyoloji, evrimsel fizyoloji
• Araştırmanın nihai hedeflerine göre: uygulamalı fizyoloji (örn. tıbbi fizyoloji), uygulamalı olmayan (örn. karşılaştırmalı fizyoloji) ⓘ

Fizyolojik topluluklar

Ulusötesi fizyoloji toplulukları şunları içerir:

• Amerikan Fizyoloji Derneği
• Uluslararası Fizyolojik Bilimler Birliği
• Fizyoloji Derneği ⓘ

Ulusal fizyoloji dernekleri şunları içerir:

• Brezilya Fizyoloji Derneği ⓘ

Fizyolog

Fizyoloji ile uğraşan bilim insanına denir. ⓘ

Klinik fizyoloji (tıpta fizyoloji uygulamaları)

İnsan vücudunun mekanik, fiziksel ve biyokimyasal fonksiyonlarının ve sistemlerinin işleyişinin incelendiği fizyoloji alanı. ⓘ

Fizyoloji uzmanı (Klinik fizyolog)

İnsan fizyolojisi alanında bilgiye ulaşma, bilgi biriktirme ve bilgi üretme becerisi gösteren; tıbbi uygulamada tanı, tedavi ve izleme amacı ile kullanılan ve fizyolojik parametreleri ölçmeyi amaçlayan yöntemleri uygulama, yorumlama, yöntemlerin doğruluk ve güvenirliklerini sınayabilme yetisine sahip, yeni yöntemler geliştirebilme becerisi kazanmış, klinik ve deneysel çalışmaları planlama, yürütme, yorumlama, bir laboratuvarı bağımsız olarak yönetme, laboratuvar güvenliğini sağlama, laboratuvar personeli eğitme konularında bilgili ve deneyimli, diğer meslektaşlarına bilgi ve konsültasyon hizmeti sağlayan bir hekimdir. ⓘ

Fizyoloji laboratuvarları

1. Elektrofizyoloji laboratuvarı (EEG, EMG, EKG)
2. Hematoloji laboratuvarı
3. Kan bileşenleri ve Kan bankacılığı
4. İmmunoloji laboratuvarı
5. Biyokimya laboratuvarı
6. Genetik laboratuvarı
7. Nörofizyoloji laboratuvarı (Uyku, davranış, kognisyon)
8. Duyu laboratuvarı (Odyoloji, görme, denge)
9. Ağrı ve Akupunktur laboratuvarı
10. Egzersiz laboratuvarı
11. Solunum laboratuvarı
12. Endokrin (Hormon) ve metabolizma laboratuvarı
13. Ürodinami laboratuvarı
14. Hiperbarik Oksijen laboratuvarı
15. Yükseklik-sualtı-uzay laboratuvarı
16. Yaşlılık laboratuvarı (Geriatri)
17. Fonksiyonel radyoloji laboratuvarı ⓘ