NGHIÊN CỨU SINH LÝ HỌC

MỞ ĐẦU Sinh lý học người động vật khoa học sinh học khác nghiên cứu giới vật chất sống Tuy nhiên, hướng nghiên cứu chung này, sinh lý học có đối tượng phương pháp nghiên cứu riêng tượng sống ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CỦA SINH LÝ HỌC Đối tượng sinh lý học Sinh lý học người động vật khoa học nghiên cứu trình diễn thể sống nhằm đảm bảo tồn chúng giới vật chất bao quanh Sinh lý học có nhiệm vụ phát qui luật chức thể toàn vẹn, chức hệ thống quan, quan, mô loại tế bào mối liên hệ chúng với mối liên hệ thể với môi trường sống, bao gồm môi trường tự nhiên môi trường xã hội Về đời sống động vật, nhà sinh học nghiên cứu theo phương diện khác nhau, tìm hiểu trình thích nghi động vật với mơi trường sống, nghiên cứu q trình tiến hố, đặc điểm lồi, tập tính Sinh lý học nghiên cứu qui luật q trình chuyển hố vật chất, tuần hồn, hơ hấp, hoạt động cơ, hệ thần kinh chức khác thể Hoạt động người - thành viên xã hội nhà khoa học xã hội nghiên cứu nhiều mặt, cịn sinh lý học tìm hiểu xem diễn thể người, hoạt động họ Ví dụ, nghiên cứu em học sinh, nhà giáo dục học nghiên cứu trình đào tạo, phương pháp giáo dục để nâng cao hiệu đào tạo Các nhà tâm lý học nghiên cứu ý, trí nhớ, đặc điểm cá thể, phát triển q trình tư em Cịn nhà sinh lý học nghiên cứu xem não em làm việc nào, tế bào thần kinh tiếp nhận, xử lý giữ thông tin 11 Các phương pháp nghiên cứu sinh lý học Sinh lý học khoa học thực nghiệm Các thí nghiệm tiến hành vật ni phịng thí nghiệm (chó, mèo, thỏ, chuột, ếch, khỉ), động vật nông nghiệp (bò, lợn, dê ), chim người khoẻ mạnh Từ trước đến nay, sinh lý học có hai phương pháp nghiên cứu, phương pháp cấp diễn phương pháp trường diễn Trong thí nghiệm cấp diễn, động vật gây mê hay phẫu thuật với mục đích làm cho vật bất động, khơng ý đến nguyên tắc bảo đảm cho vật tiếp tục sống sau nghiên cứu Trong thí nghiệm cấp diễn động vật, người ta phẫu thuật, bộc lộ quan cần nghiên cứu với chúng mạch máu, dây thần kinh Một số thí nghiệm cấp diễn quan mơ lập, hoạt động sống chúng trì cách để bảo đảm q trình chuyển hố vật chất bình thường Ví dụ, cho dịng máu bão hồ oxy chạy đến mơ hay quan lập hay tiếp lưu dung dịch thay cho máu Trong thí nghiệm với tế bào (thần kinh, cơ) đặt chúng dung dịch đặc biệt Ưu điểm phương pháp cấp diễn cho phép quan sát cách trực tiếp, cụ thể trình diễn biến quan, phận thể nghiên cứu Nhược điểm phương pháp nghiên cứu tiến hành sau quan, mô nghiên cứu bị phẫu thuật tách rời khỏi thể hoạt động điều kiện khơng bình thường Trong thí nghiệm trường diễn, động vật phẫu thuật trước điều kiện vô trùng nghiên cứu tiến hành sau vật hồi phục hồn tồn Do đó, nghiên cứu tiến hành thời gian dài (trong nhiều tháng, nhiều năm) điều kiện sinh lý bình thường Ví dụ, muốn nghiên cứu tiết dịch vị, người ta phẫu thuật tạo lỗ dò dày chó Sau thời gian vết mổ lành lấy dịch vị qua lỗ dò để nghiên cứu Nhược điểm phương pháp trường diễn để lại hậu không tốt, làm xê dịch vị trí quan nằm lân cận, tạo sẹo làm phần chức quan nghiên cứu Hiện nay, sinh lý học, người ta sử dụng phương pháp quan sát chức vô tuyến điện ghi hoạt động quan nghiên cứu người động vật hệ thống ghi xa (telegraphie), 12 theo dõi hoạt động quan cần nghiên cứu khoảng cách xa mặt đất vũ trụ Trong phương pháp ghi xa, dụng cụ thu-phát tín hiệu gắn đặt vào bên thể mà không làm ảnh hưởng đến sức khoẻ đối tượng nghiên cứu, nên theo dõi chức não, tim, mạch máu, hệ thống hô hấp, hệ xương nhiều quan khác điều kiện sinh lý bình thường Người ta cịn sử dụng phương pháp mơ hình (phương pháp sinh học- bionic) để nghiên cứu chức thể người động vật Mơ hình, dụng cụ lý học, bắt chước chức năng, xây dựng sở lý thuyết tốn học để nghiên cứu q trình sinh lý hay thực chức điều kiện tự nhiên Việc sử dụng mơ hình lý học cho phép kiểm tra thể giả thuyết sinh lý học Điều có ý nghĩa lớn việc đề xuất cách giải phù hợp với qui luật tự nhiên chức nghiên cứu, giúp phát qui luật sinh lý Hiện nay, người ta chế tạo mơ hình điện tử hoạt động hệ thần kinh, tế bào thần kinh, quan cảm giác, vân Việc mô hình hố có ý nghĩa thực tiễn lớn, sở nghiên cứu người ta chế tạo máy thay cho lao động chân tay lao động cho trí óc người Trong y học, người ta sử dụng máy thay tạm thời chức số quan (như máy thay hoạt động tim-phổi, máy thận nhân tạo ) Tuy nhiên, cần thấy rằng, mơ hình, máy có mơ hình đơn giản hoá chức quan thể sống Chúng hoạt động trình điện tử, cịn thể sống diễn q trình sinh lý- hố sinh phức tạp Dẫu phương pháp thí nghiệm dựa thành tựu ngành khoa học đại (như điện tử, điều khiển học, tự động hoá) cho phép nghiên cứu sâu trình sinh lý điều kiện tự nhiên, cho phép phát qui luật sinh lý mới, cho phép tạo phương tiện thay lâu dài quan thể khơng cịn khả hoạt động Nhiệm vụ sinh lý học Nhiệm vụ sinh lý học tiếp tục phát qui luật hoạt 13 động hệ thần kinh quan thể để đề xuất phương pháp điều khiển tất biểu sống thể trước hết q trình chuyển hố vật chất lượng, hoạt động tinh thần tập tính Do đó, sinh lý học tham gia vào việc giải thích chất tượng sống, nghiên cứu đặc điểm lý-hóa sống, đặc biệt q trình chuyển hố vật chất, q trình di truyền biến đổi chức thể Có thể tóm tắt nhiệm vụ sinh lý học thành hai nhiệm vụ sau: - Nghiên cứu qui luật hoạt động, chức bình thường thể sống điều kiện sống biến đổi phát triển - Nghiên cứu phát triển chức thể sống theo trình tiến hoá, theo phát triển chủng loại, phát triển cá thể mối liên quan chức Việc phát qui luật thực chức bình thường thể người động vật có ý nghĩa lớn lý thuyết, nhờ mà phát hướng nghiên cứu chế chưa rõ hoạt động thể, quan hệ thống quan Đặc biệt quan trọng việc nghiên cứu chức tế bào (mức tế bào), thành phần tế bào (mức tế bào), cách xếp, cấu trúc phân tử vật chất sống (mức phân tử) Ngoài ý nghĩa lý thuyết, qui luật sinh lý học cịn có ý nghĩa thực tiễn quan trọng lĩnh vực kinh tế quốc dân (cơng nghệ vi tính, điều khiển học, công nghệ sinh học ) CÁC CHUYÊN NGÀNH CƠ BẢN CỦA SINH LÝ HỌC VÀ VỊ TRÍ CỦA SINH LÝ HỌC TRONG CÁC NGÀNH KHOA HỌC KHÁC NHAU Các chuyên ngành sinh lý học Sinh lý học người động vật chia thành hướng khác nhau, số hướng trở thành ngành khoa học độc lập Hiện nay, sinh lý học chia ra: sinh lý học chung, sinh lý học phần, sinh lý học tiến hoá sinh thái, sinh lý học so sánh, sinh lý học người sinh lý học 14 động vật nông nghiệp Sinh lý học chung nghiên cứu chức tất sinh vật, nghiên cứu qui luật chuyển hoá vật chất lượng, nghiên cứu chất tiến hố dạng kích thích, nghiên cứu mối liên quan thể với môi trường xung quanh biểu khác sống Sinh lý phần nghiên cứu chức riêng biệt Ví dụ, tuần hồn, tiêu hố, hô hấp, hệ cảm giác vận động, chức hệ thần kinh Sinh lý học tiến hoá sinh thái chuyên nghiên cứu lịch sử phát triển hình thành chức trình tiến hố giới động vật biến đổi thích nghi chúng liên quan với điều kiện sống Sinh lý học so sánh nghiên cứu phát triển chủng loại phát triển cá thể chức nhóm động vật khác nhằm tìm nét chung riêng chúng Sinh lý học người nghiên cứu chức tế bào, quan hệ thống quan mối liên hệ chúng với thể với môi trường sống, nghiên cứu điều hoà chức nhằm bảo đảm cho thể tồn phát triển, thích ứng với biến đổi môi trường sống Sinh lý học người phân thành chuyên ngành: sinh lý học y học, sinh lý học lứa tuổi, sinh lý học lao động thể dục-thể thao Sinh lý y học nghiên cứu chức tế bào, chức quan hệ thống quan, nghiên cứu điều hoà chức để đảm bảo cho thể tồn phát triển cách bình thường thích ứng với biến đổi mơi trường sống Những kiến thức sinh lý y học giúp cho việc giải thích xử lý rối loạn chức thể tình trạng bệnh lý, từ đề xuất biện pháp nhằm bảo đảm nâng cao sức khoẻ người Sinh lý y học cung cấp cho thầy thuốc phương pháp chẩn đoán chức phương tiện kiểm tra trạng thái bệnh nhân, giúp điều khiển độ sâu gây mê phẫu thuật, giúp chế tạo máy hơ hấp tuần hồn nhân tạo, chế tạo chân tay giả, chế tạo máy kích thích tim, chế tạo dụng cụ thu- phát thơng tin (radiopiluli) để đặt quan Sinh lý lứa tuổi nghiên cứu trước hết đặc điểm chức trẻ em lứa tuổi trước học đường, tuổi học đường người có tuổi Những 15 kiến thức chuyên ngành giúp cho việc giải vấn đề thực tiễn giáo dục học, việc tổ chức hợp lý học thời gian biểu ngày, tuần Nghiên cứu đặc điểm chức - thiếu niên cung cấp sở khoa học cho việc đề xuất luật lao động điều kiện lao động Những hiểu biết chức thể người có tuổi giúp cho việc đề xuất biện pháp chăm sóc sức khoẻ người có tuổi kéo dài tuổi thọ người Sinh lý lao động thể dục - thể thao nghiên cứu hình thành kỹ định hướng nhanh, giải hợp lý thực tốt phối hợp vận động cần xác cao Trước đây, sinh lý lao động tập trung nghiên cứu tiêu hao lượng lao động thể lực, ý đến q trình tự động hố sản xuất, nên tập trung nghiên cứu hệ thống "con người - máy móc", nghiên cứu người điều khiển máy móc, kỹ thuật phức tạp Sinh lý thể dục-thể thao chuyên nghiên cứu dự trữ thể cho phép vận động viên đạt thành tích tối đa Sinh lý dinh dưỡng nghiên cứu tiêu hao lượng điều kiện khác nhau, nghiên cứu chế độ dinh dưỡng, trình chuyển hố chất dinh dưỡng thể Những kiến thức sinh lý dinh dưỡng cung cấp sở khoa học cho việc đề xuất chế độ dinh dưỡng hợp lý cho người điều kiện sống làm việc khác Sinh lý học hàng không vũ trụ hay sinh lý học điều kiện khắc nghiệt, nghiên cứu xây dựng lại chức thể người cho phù hợp với điều kiện khắc nghiệt nhân tạo hay tự nhiên Ví dụ, sinh lý hàng khơng vũ trụ nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố có hại cho thể tải, tốc độ, tác dụng không trọng lượng stress tâm lý Sinh lý học động vật nông nghiệp nghiên cứu chức động vật nông nghiệp, nghiên cứu chế điều hoà tự nhiên chức đó, nghiên cứu đặc điểm tiêu hoá chuyển hoá vật chất để chế biến thức ăn hợp lý nhằm bảo đảm tăng xuất chăn nuôi (thịt, trứng, sữa, lông ) Sinh lý học động vật nơng nghiệp cịn nghiên cứu tập tính động vật nhằm giúp cho việc phân bố thời gian chăm sóc ngày để 16 hình thành hoạt động định hình động vật đàn Vị trí sinh lý học ngành khoa học: Sinh lý học ngành sinh học, liên quan trước hết với ngành sinh học, đặc biệt hình thái học - khoa học nghiên cứu cấu trúc chức thể trình phát triển chủng loại phát triển cá thể; với giải phẫu học - khoa học nghiên cứu cấu tạo thể người động vật qui luật phát triển thể; với mô học - khoa học nghiên cứu cấu trúc hiển vi siêu hiển vi mô thể với tế bào học - khoa học nghiên cứu cấu trúc chức tế bào Sinh lý học liên quan với nhiều ngành khoa học tự nhiên lý học, hoá học Những thành tựu nghiên cứu sinh lý học thường bắt nguồn từ thành tựu ngành vật lý hoá học Nhờ sử dụng khái niệm xác phương pháp nghiên cứu lý học học, điện học, thuỷ động học, nhiệt động học lĩnh vực khác lý học, mà sinh lý học mơ tả xác nghiên cứu ứng dụng kết nghiên cứu biểu học điện học vào thực tiễn Ví dụ, việc nghiên cứu chế vận động người giúp giải hàng loạt vấn đề sinh lý lao động thể dục-thể thao; qui luật thuỷ động học cho phép hiểu tính chất dòng máu hệ thống mạch máu; qui luật quang học cho phép giải thích khả thích nghi mắt nhìn khoảng cách khác điều kiện chiếu sáng khác Với kiến thức phương pháp nghiên cứu hoá học, cho phép sinh lý học nghiên cứu hiểu chất q trình chuyển hố vật chất ống tiêu hoá, nghiên cứu đường hấp thu sử dụng chất dinh dưỡng quan mô; nghiên cứu chất chế tác dụng hormon chất có tác dụng sinh lý Trong sử dụng kiến thức phương pháp nghiên cứu ngành khoa học khác sinh lý học có tác dụng thúc đẩy phát triển nhiều ngành khoa học khác, có tâm lý học số ngành khoa học xã hội Những thành tựu đạt nghiên cứu hoạt động thần kinh cấp cao góp phần làm cho tâm lý học biết chất tư ý thức Sự phát 17 qui luật hoạt động quan cảm giác hệ thần kinh, phát sở vật chất cảm giác, tư ý thức người sở khoa học tự nhiên khoa học tự nhiên-xã hội góp phần vào việc hình thành giới quan vật biến chứng, đồng thời vũ khí sắc bén đấu tranh bên chủ nghĩa vật bên chủ nghĩ tâm biểu tín ngưỡng, mơ hồ LƯỢC SỬ SINH LÝ HỌC Sinh lý học xuất từ thời xa xưa nhu cầu y học, để phòng bệnh chữa bệnh cần phải hiểu biết cấu tạo chức thể người Tuy nhiên, hiểu biết cấu tạo chức thể người thời dựa quan sát bên ngồi dự đốn, cịn nơng cạn chưa xác sai lầm Điều thấy rõ tác phẩm nhà khoa học La Mã Hy Lạp Aristot (thế kỷ thứ IV trước Công nguyên) khẳng định rằng, máu tạo nên gan từ đổ vào tim - nơi sinh cảm giác Ở máu làm nóng lên theo tĩnh mạch chạy đến nuôi dưỡng quan Do mổ xác chết thấy động mạch trống rỗng, nên xem chúng ống chứa không khí (động mạch theo tiếng Hy Lạp aeros có nghĩa khơng khí tireo có nghĩa chứa từ arteria giữ đến ngày nay) Một số danh y khác Hyppocrate Galien để lại tác phẩm cấu tạo hoạt động quan thể người động vật Hyppocrate đưa thuyết hoạt khí để giải thích số tượng khơng khí từ bên ngồi vào phổi, từ phổi vào máu lưu thơng máu Galien (thế kỷ II sau Công nguyên) qua quan sát động vật cho thấy, máu không chảy theo tĩnh mạch mà chảy theo động mạch, nghĩ lầm dòng máu trộn lẫn tim Galien có nhận thức não quan cảm giác chung thể Danh y Erasistrat (thế kỷ III trước Cơng ngun) có nhận thức vai trò dây thần kinh điều khiển chức vận động xuất cảm giác Trong suốt thời kỳ Trung cổ chế độ phong kiến định kiến nhà thờ, khoa học tự nhiên sinh lý học hồn tồn khơng phát triển Chỉ đến thời kỳ Phục hưng (thế kỷ XV - XVI sau Công nguyên) với phát 18 triển kinh tế đấu tranh giai cấp tư sản để chuyển lên chế độ tư chủ nghĩa, khoa học tự nhiên, có khoa học hoạt động sống người động vật có hội để phát triển Vào thời kỳ này, Newton xác lập nguyên lý học, Copernik Galilée có hiểu biết thiên văn học cách khoa học, tuyên bố đất xoay quanh mặt trời Lĩnh vực y học lúc đạt thành tựu quan trọng A Vezali (1514 - 1564) đưa tác phẩm cấu tạo thể người M Servet (1511 - 1553) phát vòng tuần hoàn nhỏ thay đổi máu phổi A Fabrici (1537 - 1619) phát van tĩnh mạch W Harvey (1578 - 1619) phát vịng tuần hồn lớn thí nghiệm cấp diễn động vật cách quan sát người Cơng trình nghiên cứu Harvey xem sở sinh lý học thực nghiệm đại Những kiện khoa học quan trọng phát kiến khái niệm phản xạ R Descartes (1596 - 1650), việc nêu nguyên lý bảo tồn lượng Lomonosov (1711 - 1765) Lavoisier (1713 - 1794), phát dòng điện sinh học L Galvani (1737 - 1798), cơng trình nghiên cứu điện sinh học Dubois Raymond (1818 - 1896), chứng minh có dây thần kinh cảm giác dây thần kinh vận động tồn riêng rẽ Bell (1774 - 1842) Majendi (1783 - 1855) Học trò Majendi Claude Bernard (1813 - 1873) có nhiều phát quan trọng sinh lý học: cho thấy ý nghĩa nước bọt dịch tuỵ trình tiêu hố, phát tổng hợp glucid gan vai trị gan việc trì mức đường máu, vai trò hệ thần kinh chuyển hố glucid điều hồ mạch máu, phát chức dây thần kinh, nghiên cứu huyết áp, khí máu, dịng điện dây thần kinh, nhiều vấn đề khác I Muller (1801 - 1858) có cống hiến to lớn cho phát triển sinh lý học Ông có nhiều cơng trình nghiên cứu giải phẫu, mô học, phôi học, sinh lý quan cảm giác, sinh lý máy phát âm phản xạ Học trò Muller Helmholtz (1821 - 1894) phát qui luật quan trọng lĩnh vực lý học, sinh lý thị giác, thính giác, hệ thần kinh 19 Đóng góp quan trọng cho sinh lý học thời kỳ phát minh Sechenov I.M (1829 - 1905), người phát ức chế trung khu thần kinh đưa ý tưởng học thuyết phản xạ Học thuyết phản xạ Sechenov phát triển cơng trình nghiên cứu I.P Pavlov (1849 - 1936) học trị khác ơng N.E Vedenski (1852 - 1922), A.S Samoilov (1867 - 1930) Vedenski đưa học thuyết thống hưng phấn ức chế, có nhiều cơng trình nghiên cứu điện sinh lý, chức dây thần kinh Học trò Vedenski A.A Ukhtomski (1875 - 1942) đề xuất nguyên tắc hoạt động trung khu thần kinh-học thuyết ưu Người có nhiều đóng góp cho phát triển sinh lý học thần kinh thời kỳ Ch Sherrington (1859 – 1947), người phát tính chất trình thần kinh hoạt động phản xạ Trong phát triển sinh lý học đại có nhiều nhà khoa học, nghiên cứu theo chiều hướng khác sinh lý học: nghiên cứu cân nội môi (Cannon), nghiên cứu chất trình thần kinh (A Hodgkin A Huxley), qui luật hoạt động hệ thần kinh (R Magnus, D Eccles), quan cảm giác (R Granit), chất tham gia dẫn truyền hưng phấn (Deel M., Bakk), chức thể lưới thân não (G Magoun, G Moruzzi), chức não (Konorski, Sperry), hệ limbic (Mac Lean, Nauta), hệ thống chức (P.K Anokhin), hệ tim mạch (E Starling), hệ tiêu hóa - hấp thu (V.M Baliss, A.M Ugolev), chức thận (A Keshni, A Richards), chế tác dụng hormon (Sutherland) Nhìn chung, phát triển sinh lý học gắn với phát triển ngành khoa học tự nhiên toán học, lý học, hoá học, điều khiển học Dựa tiến lý thuyết phương pháp nghiên cứu ngành khoa học khác, sinh lý học không nghiên cứu chức mức thể, hệ thống quan, quan, mà ngày sâu nghiên cứu mức tế bào, tế bào mức phân tử Những phát minh qui luật hoạt động sống chắn đóng góp ngày nhiều cho nhiều ngành khoa học, có y học cho lợi ích người 20 21 ... sinh lý học chia ra: sinh lý học chung, sinh lý học phần, sinh lý học tiến hoá sinh thái, sinh lý học so sánh, sinh lý học người sinh lý học 14 động vật nông nghiệp Sinh lý học chung nghiên cứu chức... triển sinh lý học gắn với phát triển ngành khoa học tự nhiên toán học, lý học, hoá học, điều khiển học Dựa tiến lý thuyết phương pháp nghiên cứu ngành khoa học khác, sinh lý học không nghiên cứu. .. tựu nghiên cứu sinh lý học thường bắt nguồn từ thành tựu ngành vật lý hố học Nhờ sử dụng khái niệm xác phương pháp nghiên cứu lý học học, điện học, thuỷ động học, nhiệt động học lĩnh vực khác lý