علم وظائف الأعضاء

إن علم وظائف الأعضاء هو العلم الذي يهتم بدراسة الوظائف الطبيعية داخل الكائنات الحية ، ويعتبر علم وظائف الأعضاء بمثابة قسم فرعي من علم الأحياء والذي يهتم بدراسة مجموعة من المواضيع التي تشمل الأعضاء والتشريح والخلايا والمركبات البيولوجية وكيف تتفاعل جميعها مع بعض لضمان استمرار الحياة ، حيث ساعد علم وظائف الأعضاء على الفهم الجيد لمكونات الجسم وكيف تتفاعل هذه المكونات مع بعض وكيف تبقينا على قيد الحياة وبالتالي فإن علم وظائف الأعضاء هو فرع من الأحياء يتعامل مع وظائف وأنشطة الحياة أو المادة الحية مثل الأعضاء أو الأنسجة أو الخلايا والظواهر الفيزيائية والكيميائية لها .

ما هو علم وظائف الأعضاء

عند دراسة علم وظائف الأعضاء نجد أنه يهتم بالعديد من التخصصات داخل الأحياء البشرية ، وبالتالي فإن علم وظائف الأعضاء يهتم بدراسة الحياة ويطرح أسئلة حول العمل الداخلي للكائنات الحية وكيف تتفاعل أعضاء الكائنات الحية مع العالم من حولها .

يقوم علم وظائف الأعضاء على دراسة كيفية عمل الأعضاء والأنظمة داخل الجسم ، وكيفية تواصلهم وكيفية توحيد جهودهم لجعل الظروف مواتية للبقاء ، وغالبًا ما يتم فصل علم وظائف الأعضاء البشرية إلى فئات فرعية حيث يمكن للباحثين في هذا المجال دراسة الكثير من الأشياء مثل الكائنات المجهرية في فسيولوجيا الخلية بالإضافة إلى الفسيولوجيا الإيكولوجية والتي تبحث في كيفية تفاعل الكائنات الحية بأكملها مع البيئات المختلفة .

يعتبر علم وظائف الأعضاء البشرية هو أحد أهم التخصصات في علم وظائف الأعضاء والذي يهتم بدراسة النظم البيولوجية على مستوى الخلية والجهاز والنظام والتشريح والكائن 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 والمعروف أيضًا باسم جالين بتعديل نظرية أبقراط وكان أول من استخدم التجريب لاشتقاق معلومات حول أنظمة الجسم حيث يشار إليه بأنه مؤسس علم وظائف الأعضاء ، كما يعتبر الطبيب الفرنسي جان فرنيل هو أول من قدم مصطلح علم وظائف الأعضاء المشتق من اللغة اليونانية القديمة والتي تعني دراسة أصول الطبيعة ، حيث كان فيرنيل أول من وصف القناة الشوكية في العمود الفقري حيث يمر الحبل الشوكي .

في عام 1628 م تقدم علم وظائف الأعضاء عندما تم نشر كتاب ويليام هارفي بعنوان تشريح حركة القلب والدم في الحيوانات حيث كان هارفي أول من وصف الدورة أجهزة الجسم ورحلة الدم عبر الدماغ والجسم بواسطة القلب ومنذ ذلك الوقت انفتح مجال علم وظائف الأعضاء وتم تطويره فتم دراسة التخثر والالتهاب بعد الإصابة واكتشاف الأدوية المنقذة للحياة والاستفادة منها ، بالإضافة إلى اكتشاف كيفية تنظيم تدفق الدم في الشعيرات الدموية والآلية الأيونية التي تنتقل بها النبضات العصبية بالإضافة إلى دراسة هيكلية العضلات .

النظم البيولوجية لعلم وظائف الأعضاء

تعتبر الأنظمة الرئيسية المشمولة في دراسة علم وظائف أعضاء الإنسان هي نظام الدورة الدموية بما في ذلك القلب والأوعية الدموية وخصائص الدم وكيفية عمل الدورة الدموية ، وأيضاً الجهاز الهضمي والذي يهتم بحركة المواد من الفم إلى فتحة الشرج وهذا يشمل دراسة الطحال والكبد والبنكرياس وتحويل الطعام إلى وقود وخروجه النهائي من الجسم .

تشمل النظم البيولوجية لعلم وظائف الأعضاء نظام الغدد الصماء من حيث دراسة هرمونات الغدد الصماء التي تحمل إشارات في جميع أنحاء الجسم ، وتعتبر الغدد الصماء الرئيسية هي الغدة النخامية والغدة الدرقية والكظرية والبنكرياس والدرقية والغدد التناسلية .

يعتبر جهاز المناعة من النظم البيولوجية ويتكون نظام الدفاع الطبيعي للجسم من خلايا الدم البيضاء والغدة والأنظمة الليمفاوية حيث تتجمع مجموعة معقدة من المستقبلات والجزيئات للحماية من مسببات الأمراض ، وتشمل النظم البيولوجية أيضاً الجلد والشعر والأظافر والغدد العرقية والغدد الدهنية ، يوجد أيضاً الجهاز العضلي الهيكلي وهو الهيكل العظمي والعضلات والأوتار والأربطة والغضاريف ، ونخاع العظام حيث تصنع 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

هناك عدد كبير من التخصصات التي تستخدم كلمة علم وظائف الأعضاء وفيما يلي بعض الأمثلة على ذلك مثل فسيولوجيا الخلية  والتي تهتم بدراسة طريقة عمل الخلايا وتفاعلها ، حيث تركز فسيولوجيا الخلية في الغالب على نقل الغشاء وانتقال الخلايا العصبية .

فسيولوجيا الأنظمة وهو الذي يهتم بدراسة النماذج الحسابية والرياضية للأنظمة البيولوجية المعقدة ، كما يحاول فسيولوجيا الأنظمة بوصف الطريقة التي تتلاقى بها الخلايا الفردية أو مكونات النظام للاستجابة ككل ، وغالبًا ما يبحث في شبكات التمثيل الغذائي وإشارات الخلايا .

علم وظائف الأعضاء التطوري ويهتم بدراسة الطريقة التي تكيفت بها النظم ، أو أجزاء من الأنظمة وكيف تغيرت عبر أجيال متعددة ، ويهتم أيضاً بدراسة مواضيع كثيرة مثل دور السلوك في التطور والاختيار الجنسي والتغيرات الفسيولوجية فيما يتعلق بالتنوع الجغرافي .

فسيولوجيا الدفاع وهو الذي يهتم بدراسة التغييرات التي تحدث كرد فعل على تهديد محتمل مثل التحضير للاستجابة للقتال ضد أي خطر قد يحدث ، ويوجد أيضاً فسيولوجيا التمرين المعروف بدراسة فسيولوجيا التمرين البدني ، ويشمل هذا البحث في علم الطاقة الحيوية ، والكيمياء الحيوية ، ووظيفة القلب والرئة ، والميكانيكا الحيوية ، وأمراض الدم ، وعلم وظائف الأعضاء العضلية الهيكلية ، ووظيفة الغدد الصم العصبية ووظيفة الجهاز العصبي .[1]

مقارنة بين علم وظائف الأعضاء وعلم التشريح

عند المقارنة بين علم وظائف الأعضاء وعلم التشريح نحد أنه في حين أن علم التشريح البشري يهتم بدراسة هياكل الجسم ، فإن علم وظائف الأعضاء هو الذي يهتم بدراسة كيفية عمل هذه الهياكل ، على سبيل المثال يمكن أن يُظهر الفحص بالتصوير مثل الأشعة السينية أو الموجات فوق الصوتية تشريح الجسم ، لكن الأطباء يستخدمون اختبارات أخرى مثل اختبارات البول والدم أو تخطيط القلب الكهربائي للكشف عن وظائف أعضاء حول الجسم .

يقوم علم وظائف الأعضاء بدراسة كيمياء وفيزياء الهياكل على سبيل المثال يقوم علماء الفسيولوجيا بدراسة النشاط الكهربائي لخلايا القلب التي تتحكم في نبضها ، كما أنهم يستكشفون العملية التي تكتشف من خلالها العين الضوء من كيفية معالجة الخلايا في شبكية العين لجسيمات الضوء التي تسمى الفوتونات إلى كيفية إرسال العين إشارات حول الصور إلى الدماغ .

يقوم علم وظائف الأعضاء أيضاً حول فهم كيف يحافظ جسم الإنسان على حالة مستقرة أثناء التكيف مع الظروف الخارجية وهي عملية تسمى التوازن ، على سبيل المثال كيف تحافظ أنظمة أعضائك على درجة حرارتك مستقرة نسبيًا 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 البحث عنها .[2]