علم وظائف الأعضاء

علم وظائف الأعضاء هو العلم الذي يدرس الوظائف الطبيعية داخل الكائنات الحية. يعتبر فرعا من علم الأحياء، ويهتم بدراسة الأعضاء والتشريح والخلايا والمركبات البيولوجية، وكيفية تفاعلها لضمان استمرار الحياة. ساهم علم وظائف الأعضاء في فهم المكونات الجسمية وتفاعلها والحفاظ على الحياة. لذلك، يعتبر فرعا من علم الأحياء يتناول وظائف وأنشطة الحياة والمواد الحية مثل الأعضاء والأنسجة والخلايا والظواهر الفيزيائية والكيميائية .

ما هو علم وظائف الأعضاء

يغطي علم وظائف الأعضاء العديد من التخصصات داخل الأحياء البشرية، وبالتالي يهتم بدراسة الحياة ويطرح أسئلة حول العمل الداخلي للكائنات الحية وكيفية تفاعل أعضاء الكائنات الحية مع العالم الخارجي .

يستند علم وظائف الأعضاء إلى دراسة كيفية عمل الأعضاء والأنظمة داخل الجسم، وكيفية تواصلهم وتوحيد جهودهم لخلق ظروف مواتية للبقاء. وعادة ما ينقسم علم وظائف الأعضاء البشرية إلى فئات فرعية حيث يمكن للباحثين في هذا المجال دراسة العديد من الأشياء مثل الكائنات المجهرية في فسيولوجيا الخلية، بالإضافة إلى الفسيولوجيا الإيكولوجية التي تبحث في كيفية تفاعل الكائنات الحية بأكملها مع البيئات المختلفة .

يعد تخصص علم وظائف الأعضاء البشرية واحدًا من أهم التخصصات في مجال وظائف الأعضاء، حيث يتم التركيز فيه على دراسة النظم الحيوية على مستوى الخلية والجهاز والنظام والتشريح وكذلك الكائن الحي .

تاريخ علم الأعضاء البشرية

عند البحث عن نشأة علم دراسة الأعضاء نجد أن دراسة علم وظائف الأعضاء تعود أصولها إلى الهند القديمة ومصر القديمة ، ومن الناحية الطبية نجد أنه يعود إلى زمن أبقراط والذي يعرف باسم والد الطب حوالي 420 قبل الميلاد ، حيث أسس أبقراط نظرية يقول فيها أن الجسم يحتوي على أربعة سوائل جسدية هي  الصفراء السوداء والبلغم والدم والصفراء ، وأشار أيضاً إلى أن أي اضطراب في نسب هذه السوائل يسبب مشاكل في الصحة .

في عام 200 م، قام كلوديوس جالينوس بتعديل نظرية أبقراط واستخدم التجريب للحصول على معلومات حول أنظمة الجسم. يعتبر جالينوس مؤسس علم وظائف الأعضاء. أما الطبيب الفرنسي جان فرنيل، فقد قدم مصطلح علم وظائف الأعضاء من اللغة اليونانية القديمة، وهو يعني دراسة أصول الطبيعة. وقد وصف فرنيل أيضا القناة الشوكية في العمود الفقري حيث يمر الحبل الشوكي .

في عام 1628 م ، تقدم علم وظائف الأعضاء عندما نشر كتاب ويليام هارفي بعنوان `تشريح حركة القلب والدم في الحيوانات`. كان هارفي أول من وصف وظيفة الأعضاء ومسار الدم في الجسم من خلال القلب والدماغ. منذ ذلك الوقت ، تطورت مجالات علم وظائف الأعضاء وتمت دراستها ، بما في ذلك دراسة التخثر والالتهاب بعد الإصابة واكتشاف الأدوية التي تنقذ الحياة والاستفادة منها. بالإضافة إلى اكتشاف كيفية تنظيم تدفق الدم في الشعيرات الدموية والآلية الأيونية التي تنقل النبضات العصبية. تم أيضا دراسة البنية العضلية .

النظم البيولوجية لعلم وظائف الأعضاء

تشمل دراسة علم وظائف أعضاء الإنسان الأنظمة الرئيسية مثل نظام الدورة الدموية الذي يشمل القلب والأوعية الدموية وخصائص الدم وكيفية عمل الدورة الدموية، والجهاز الهضمي الذي يهتم بحركة المواد من الفم إلى الشرج، وهذا يشمل دراسة الطحال والكبد والبنكرياس وتحويل الطعام إلى وقود وخروجه النهائي من الجسم .

تتضمن النظم البيولوجية لعلم وظائف الأعضاء نظام الغدد الصماء، حيث يتم دراسة هرمونات الغدد الصماء التي تنقل إشارات في جميع أنحاء الجسم. وتشمل الغدد الصماء الرئيسية الغدة النخامية والغدة الدرقية والكظرية والبنكرياس والغدة الكظرية والغدد التناسلية .

يتألف نظام الدفاع الطبيعي للجسم من الخلايا البيضاء والغدد والأنظمة الليمفاوية، ويحتوي على مجموعة معقدة من المستقبلات والجزيئات التي تحمي الجسم من مسببات الأمراض. وتشمل النظم البيولوجية كلا من الجلد والشعر والأظافر والغدد العرقية والغدد الدهنية، بالإضافة إلى الجهاز العضلي الهيكلي الذي يتألف من الهيكل العظمي والعضلات والأوتار والأربطة والغضاريف، ونخاع العظام الذي يصنع خلايا الدم الحمراء .

يوجد أيضاً الجهاز العصبي وهو الجهاز العصبي المركزي الدماغ والحبل الشوكي والجهاز العصبي المحيطي ، وتشمل دراسة الجهاز العصبي البحث في الحواس والذاكرة والعاطفة والحركة والفكر ، بالإضافة إلى الجهاز البولي بما في ذلك الكلى والحالب والمثانة حيث يزيل هذا النظام الماء من الدم وينتج البول وينقل النفايات .

يتكون النظم البيولوجية لعلم وظائف الأغضاء أيضاً من الجهاز التناسلي والذي يتكون من الغدد التناسلية والأعضاء التناسلية ، وتشمل دراسة هذا النظام أيضًا التحقيق في طريقة تكوين الجنين وتنميته لمدة 9 أشهر ، وأخيراً الجهاز التنفسي الذي يتألف من الأنف والبلعوم الأنفي والقصبة الهوائية والرئتين حيث يعمل هذا النظام على جلب الأكسجين وطرد ثاني أكسيد الكربون والماء .

تخصصات علم وظائف الأعضاء

توجد العديد من التخصصات التي تتضمن كلمة علم وظائف الأعضاء، ومن الأمثلة على ذلك فسيولوجيا الخلية التي تركز على دراسة طريقة عمل الخلايا وتفاعلها، وتركز بشكل خاص على نقل الغشاء وانتقال الخلايا العصبية .

في مجال فسيولوجيا الأنظمة، يُدرس النماذج الحسابية والرياضية للأنظمة البيولوجية المعقدة، ويحاول هذا المجال وصف الطريقة التي يتفاعل بها الخلايا الفردية أو مكونات النظام للإستجابة ككل، وغالبًا ما يتناول شبكات التمثيل الغذائي وإشارات الخلايا .

تدرس علم وظائف الأعضاء التطوري الطريقة التي تكيفت بها النظم الحيوية أو بعض أجزائها وكيفية تغيرها عبر الأجيال المختلفة، كما يهتم بمواضيع عديدة مثل دور السلوك في التطور والاختيار الجنسي والتغيرات الفسيولوجية المتعلقة بالتنوع الجغرافي .

علم فسيولوجيا الدفاع يهتم بدراسة التغيرات التي تحدث كاستجابة لتهديد محتمل، مثل التحضير للاستجابة للقتال ضد أي خطر محتمل. ويشمل أيضا علم فسيولوجيا التمرين المعروف بدراسة تأثير التمارين البدنية، ويتضمن هذا البحث في مجالات الطاقة الحيوية والكيمياء الحيوية ووظيفة القلب والرئتين والميكانيكا الحيوية وأمراض الدم ووظائف العضلات الهيكلية ووظيفة الغدد الصم ووظيفة الجهاز العصبي .

مقارنة بين علم وظائف الأعضاء وعلم التشريح

عند المقارنة بين علم وظائف الأعضاء وعلم التشريح، نحدد أن علم التشريح البشري يهتم بدراسة هياكل الجسم، في حين يهتم علم وظائف الأعضاء بدراسة كيفية عمل هذه الهياكل. على سبيل المثال، يمكن للفحص بالتصوير مثل الأشعة السينية أو الموجات فوق الصوتية أن يظهر تشريح الجسم. ومع ذلك، يستخدم الأطباء اختبارات أخرى مثل اختبارات البول والدم، أو تخطيط القلب الكهربائي للكشف عن وظائف الأعضاء في الجسم .

يدرس علم وظائف الأعضاء الكيمياء والفيزياء للهياكل الحيوية، ومن ضمن التخصصات التي يشملها علم الفسيولوجيا دراسة النشاط الكهربائي لخلايا القلب والتي تتحكم في نبضاته، كما يدرسون كيفية استقبال العين للضوء ومعالجته من خلال خلايا شبكية العين، ويتم إرسال إشارات الصور إلى الدماغ .

يدرس علم وظائف الأعضاء كيف يحافظ جسم الإنسان على حالة مستقرة أثناء التكيف مع الظروف الخارجية، وهذه العملية تسمى التوازن، على سبيل المثال، كيف يحافظ جهازك الحيوي على درجة حرارتك مستقرة نسبيا في بيئات مختلفة، وكيف يحافظ جسمك على نسبة السكر في الدم ومستويات كيميائية أخرى ثابتة حتى عند تناول الأطعمة المختلفة، وهذه هي الأمور التي يهدف علماء وظائف الأعضاء لدراستها .