fisiologia
fisiologia
Come funziona il nostro corpo
Immaginiamo il nostro corpo come il grande e complesso ingranaggio di un orologio, con numerose componenti, gli organi che, operando in perfetta sincronia, ne determinano il corretto funzionamento. La vita dell'uomo è intimamente legata a certe funzioni del suo corpo. Il respiro, il battito del cuore, la circolazione del sangue sono funzioni decisive: se vengono meno anche per pochi istanti la vita si trasforma in morte. La fisiologia studia i meccanismi di un organismo sano, inteso quale insieme di molte funzioni. Si parla infatti di fisiologia del cervello, del rene, del cuore e di tutti gli organi
L'avvento dell'anatomia viva
La fisiologia scientifica ha il compito di illustrare le funzioni dell'organismo animale. E poiché il corpo di un animale superiore è composto da un gran numero di organi diversi, il primo ruolo della fisiologia è quello di capire la funzione di questi organi e le reciproche interazioni. Solo così è possibile conoscere l'attività funzionale dell'intero organismo. Nel periodo rinascimentale gli scienziati studiavano il funzionamento dell'organismo umano limitandosi alla sola descrizione anatomica del corpo; poi intrapresero la via dell'anatomia viva o fisiologia, che si avvaleva della sperimentazione sull'animale vivo. Si giunse così alla scoperta di importanti meccanismi, come quello della circolazione del sangue (cuore e circolazione del sangue), della fecondazione, della digestione (stomaco e digestione). La respirazione, per esempio, fu inizialmente compresa grazie all'esperienza condotta nel vuoto pneumatico su animali che così morivano "perché vien loro a mancare qualche cosa" come scrivevano gli scienziati del tempo.
La macchina cardiaca di Harvey
La scoperta più importante nella storia della fisiologia, che rivoluzionò la conoscenza del funzionamento del corpo umano, è stata quella di un medico inglese, William Harvey, che all'inizio del 17° secolo studiò il cuore e la circolazione del sangue. Harvey fu il primo, nel 1628, ad avanzare l'idea della circolarità del movimento del sangue, proponendo il modello della macchina cardiaca che pompa nelle arterie sangue ricco di ossigeno, mentre il sangue fa poi ritorno al cuore attraverso le vene, dopo avere distribuito ossigeno a tutti gli organi. Nella concezione di Harvey, la vita è pertanto paragonata a un "movimento di membra", il cuore a una molla, i nervi a fili che uniscono le giunture considerate come ruote che guidano l'intero corpo: è la medicina meccanica. Alla macchina harveyana che pompa sangue, si aggiunse poi la macchina del movimento costituita da ossa, articolazioni e muscoli e poi tanti altri piccoli meccanismi che rendono possibile la vita dell'uomo. Ma questi, per essere studiati, hanno bisogno di essere ingranditi con un nuovo strumento ottico (detto inizialmente occhialino o perspicillum), che consente di vedere "mosche grandi come agnelli": il microscopio.
Tra le esperienze di fisiologia di fine Seicento, vanno anche segnalate quelle per migliorare e prolungare la vita umana: per esempio, il tentativo di ritardare l'arresto della macchina umana con un ricambio di sangue, fatto con l'esperimento della trasfusione di sangue di cane giovane nelle vene di un cane vecchio.
Esperimento, indagine anatomica, chimica della materia fondano così il nuovo pensiero fisiologico.
L'officina del ricercatore sperimentale
La spiegazione delle funzioni degli organismi viventi è indispensabile per la medicina scientifica che si conduce in laboratorio, con strumenti ed esperimenti. Il punto di partenza di qualsiasi conoscenza sono le attività sensoriali dell'uomo, come vista, udito e tatto. Da esse ha avuto origine la riflessione che ha portato a discipline quali l'ottica, l'acustica e la termologia : ciò che dimostra lo stretto rapporto tra fisica e sperimentazione in fisiologia. I processi fisiologici vengono prima osservati e descritti, poi vengono sottoposti a misurazioni grazie a opportuni strumenti: la bilancia consente di rilevare il peso corporeo; il termometro permette di dimostrare il valore costante della temperatura sanguigna in condizioni normali e le sue variazioni nel corso di certe malattie; il manometro, misura la pressione interna dei liquidi e diventa prezioso per rilevare quando la pressione del sangue è troppo alta o troppo bassa, e così via. Gli stessi strumenti usati prima solo per esperimenti di laboratorio possono poi essere impiegati per la diagnosi medica.
L'incontro tra fisica, fisiologia e medicina
L'esistenza dell'elettricità animale è stata dimostrata nel 18° secolo, grazie agli esperimenti eseguiti dal medico bolognese Luigi Galvani. Egli osservò, forse casualmente, che i muscoli delle zampe di una rana si contraevano attivamente toccandone i nervi con la punta di una lama, ogni volta che una macchina elettrostatica produceva una scintilla. A seguito di tale fortunata osservazione, Galvani dal 1780 dedicò undici anni a esperimenti sui fenomeni elettrofisiologici: Galvani così verificò che analoghe contrazioni erano ottenibili senza il concorso della macchina elettrica semplicemente toccando contemporaneamente, con gli estremi di un arco metallico, i nervi lombari e i muscoli della zampa. Egli ne dedusse che questi fenomeni erano dovuti a un'elettricità animale intrinseca, un "fluido interno" ai muscoli; ciò poteva significare che la contrazione muscolare era un'attività normale del muscolo. La dimostrazione dell'esistenza di un'attività elettrica nei tessuti divenne nel tempo essenziale per spiegare il funzionamento del sistema nervoso e muscolare, per lo sviluppo di applicazioni con corrente elettrica in medicina, e per la registrazione dell'attività elettrica del cuore (elettrocardiogramma).
Il grande libro della fisiologia e i suoi capitoli
Il funzionamento dell'organismo vivente animale o vegetale, e i fenomeni fisici e chimici che ne costituiscono la base, sono studiati sia nell'organismo intero, sia a livello di apparati, organi, tessuti e cellule. Per questo motivo la fisiologia viene distinta in generale e speciale. A sua volta quella speciale si suddivide in: vegetale, per lo studio delle funzioni degli organismi vegetali; umana, ossia la fisiologia degli apparati e organi dell'uomo; comparata, che analizza differenze e somiglianze tra tutti gli organismi animali. I processi di eccitazione, conduzione nervosa, contrazione muscolare, respirazione, secrezione ed escrezione sono alcuni dei capitoli della fisiologia generale e le leggi che regolano tali funzioni a livello molecolare sono la base di tutte le discipline biologiche. Per spiegare i meccanismi molecolari, sono stati essenziali gli esperimenti su animali (fisiologia sperimentale) e lo studio di patologie provocate artificialmente in laboratorio (medicina sperimentale). Oggi, l'uso del microscopio elettronico consente lo studio della fine struttura della cellula e permette di capire che ogni struttura cellulare è la sede di una particolare funzione, studiata nei dettagli proprio dalla fisiologia.