第一节 生理学的基本任务和研究方法 

一、生理学的研究对象和任务

生理学（ physiology）是研究机体正常生命活动的过程和规律及其发生机制的科学。本书面对的是医学生。生理学研究的对象是正常人体的功能活动。人体的各种思维和情感、感觉和运动、血液循环、呼吸、消化和吸收、产热和散热、排泄和生殖等，都是生命活动。生理学研究的任务是逐渐阐明人体各种功能活动及其变化的发生和发展的过程及机制、具有的特征和规律、受哪些因素的调节和影响、以及在整体中的意义等问题。

二、生理学和医学的关系

生理学是实验性的科学，是一门重要的医学基础课程。生理学的知识是在人类与疾病作斗争的过程中，通过对动物的实验研究以及观察、思考、研究、分析和总结人体的正常功能活动，得以逐渐积累和发展的。生理学是关于正常生命的科学，医学是关于疾病的科学，由于二者均具有各自独特和丰富的知识而成为两个独立的部分，但彼此间具有内在的联系。生理学的研究，促进了对疾病的过程和机制的理解。因为，不知道正常的功能活动及变化，怎能判断病理的改变？生理学研究的理论成果，还推动了临床诊疗技术的发展,例如，细胞电活动及其机制的研究，促进了心电、脑电、神经-骨骼肌电和胃肠电活动等检测技术在临床诊疗疾病中的应用。临床上某些疾病的发病机制尚未阐明，又为临床和生理学工作者提出新的研究课题,例如，对震颤麻痹发生和发展及机制的研究，促进了对基底神经节内的环路联系、不同递质及其生理功能的进一步研究。

作为医学生，只有在学习和掌握正常人体生命活动的发生过程和机制等方面知识的基础上，才能对后续医学课程的知识进行深刻的理解和正确的运用,才能更好地理解疾病的发生和发展过程，以准确地诊断和治疗疾病。

三、生理学研究的方法和水平

生理学是一门实验性科学。生理学的知识是通过对人体生命活动及规律的观察和对动物进行实验研究获得的。随着研究技术和方法的发展，生理学研究由整体、系统和器官水平，逐渐进入细胞和分子水平。

生理学研究的方法

（一）人体观察的方法

人体观察的方法就是通过对机体的某些功能活动进行直接测定，然后将获得的数据进行分析和统计处理，进而得出正常值及变化的范围。在本书中涉及的人体的多种指标，例如，心率、动脉血压、呼吸频率、体温和尿量等的正常值及其变化，都是通过客观的观察和分析方法获得的。该方法的最大特点是对机体无损伤（无创），但获得的知识有限。随着科学技术的发展，现已开始应用遥控和遥测、核磁共振和正电子发射断层扫描等无创技术于人体内某些功能活动的研究。随着研究的深入，将逐渐认识体内的功能活动及其变化和规律。

（二）实验研究的方法

通过实验，可对体内不能直接观察的功能活动进行研究。在进行实验研究的过程中，由于有的会给人体带来损伤，甚至危及生命，所以，生理学实验研究的对象主要为动物。

机体的结构和功能是在漫长的生物进化过程中，从低级到高级、从简单到复杂逐渐进化而来。人和其他高等动物比较，显著的特征是人具有发达和完善的大脑皮层，除人独有的思维、语言和心理等高级神经活动以外，躯体运动和内脏器官的活动以及神经系统的某些功能，彼此是相似的。选用在进化程度上愈接近于人的动物做实验，其结果就愈能反映人体内的功能活动及其规律。因此，利用动物实验研究来探讨人体的某些生理活动的发生、过程和变化以及调节机制等是符合逻辑的。本书的生理学知识，主要通过实验研究的方法获得。

在生理学研究中，常采用的实验方法有急性和慢性两种。实验在短期内完成，获得结果后即处死动物，称为急性实验（acute experiment）；在有目的地进行一次外科无菌手术对体内某器官处理后，让动物从中完全恢复过来，随之再长时间地对其进行研究，称为慢性实验（chronic experiment）。

1.急性实验方法及其特征  急性实验根据研究的目的不同，可采用离体实验和活体解剖实验两种方法。

⑴离体实验方法  从活着的或刚被处死的动物身上取出所要研究的细胞、组织或器官，放置于人工创造的环境中以保持其新陈代谢，使之在一定时间内的功能活动得以相对正常地进行。如在生理实验中，将蛙的坐骨神经分离后置于屏蔽盒中，记录其动作电位和测定一次兴奋后的不应期变化；把蛙的心脏离体置于任氏液中，观察其在不同温度中的自动节律性活动的变化等。

⑵活体解剖实验方法  这是学生实验中常采用的方法。将实验动物麻醉或破坏其脑的高级部位后进行解剖，并对体内某一器官进行各种预定的实验研究，如解剖暴露动物的迷走神经和心脏，用电刺激迷走神经，观察心脏活动频率和收缩力的变化；用电刺激或分别离断脑的不同部位，以探讨中枢神经系统各部分对机体功能活动的调节作用。

急性实验方法简单，易于严格控制条件，可对所研究的对象进行直接地观察和分析。离体实验可在排除神经和体液以及其他因素的影响下，观察某一器官、组织的基本生理特性，但所得结果不能代表它在正常体内的情况。因为，从生物个体取其一小部分用于实验，使其同整体间的联系不复存在。活体解剖可对体内某一器官的功能活动过程与特点进行观察和分析，但由于实验是在麻醉和创伤的条件下进行的，所得结果与正常情况下的功能活动仍有差别。

2.慢性实验方法及其特征  这种实验方法主要用于科学研究。首先让动物在麻醉状态下接受无菌手术，术中有目的地在某器官上制备瘘管或安放探测装置，或切除、破坏某器官；然后使动物从手术创伤中恢复，机体内环境处于相对稳定的条件下，再对其进行长时间的研究。例如，在犬的胃壁上切口，把胃黏膜层完全切开，保留部分完整的肌层和浆膜，制成巴甫洛夫小胃，在小胃上安置导管以收集胃液；同时，在颈部切开食管，安装一个食管瘘，进而研究条件反射和非条件反射对胃液分泌的作用（第九章）；又如，用不同的犬分别切除小脑的不同部位后，观察术后动物肌张力和随意运动以及平衡方面的改变，以研究小脑及各组成部分在整体功能活动中的作用（第三章）。

慢性实验避免了急性手术创伤和麻醉的影响，实验研究可在近于生理条件下进行，故有利于对某一器官在正常情况下的功能活动和规律以及在整体功能活动中的地位进行研究。但此实验方法复杂，影响因素较多，不便于分析这一器官的生理特性以及与其他器官之间的具体关系，而且并不是所有的生理学问题都能在完整的机体内进行研究。

基于上述，持一个正确的态度去认识生理学的研究方法和所得的结果是重要的。不管它反映的是哪个水平的活动，只要它有利于对机体功能的认识，都是有用的和不应偏废的。因为，每种方法都有它的特殊目的，任何一种方法都有其优越性和局限性。在应用动物实验所得的结果时，还必须考虑人和动物之间的差别，不可简单地将其结论机械地套用于人。同时，还应当注意到急性动物实验和慢性动物实验以及人体的无创性实验所得的结果，彼此间是有一定差异的。因此，对所得到的实验结果必须进行分析和综合，才能得出正确的认识和结论。故采用两种方法对机体功能活动在整体、器官和系统、细胞和分子三个水平上进行的研究，所得的结果可互为补充。

生理学研究的水平

人体是由分子、细胞、器官和系统组成的与环境相统一的有机整体。现代辩证层次的人体观认为，整体状态下的功能是高层次的生命活动；低层次与高层次之间存在复杂的双向联系，低层次是高层次形成的基础，高层次对低层次具有控制和支配作用。

（一）整体水平

该水平的研究以整体为对象，揭示体内各器官和系统之间的相互联系和作用，以及外界环境因素对各种功能的影响。例如，机体运动时，体内代谢、循环、呼吸和其他功能系统的活动变化及机制；生物和心理以及社会因素对整体功能活动影响的研究；脑对机体其他功能活动的整合作用等。

由于整体水平的研究必须坚持对人体无创的原则，加之在研究过程中难以控制体内极为复杂的因素对所研究指标的影响，所以，长期以来该水平的研究进展较为缓慢。随着体表无创性研究技术的发展和应用，必将促进整体水平的研究。

（二）器官和系统水平

该水平研究某一器官和系统功能活动的产生机制、调节和影响因素、在整体中的作用等问题。例如，肾脏生成尿液的过程，在不同的机体功能状态下尿量和成分变化的机制，以及肾脏在内稳态中的作用等。

在临床实践中，医务人员在整体思想的指导下，通常是以器官和系统的生理学知识为基础而对各种疾病进行认识和理解。

（三）细胞和分子水平

该水平主要是对细胞和组成细胞的生物大分子的特性和功能进行研究，其目的是为了认识和阐明由细胞构成的组织、器官的功能活动及其机制。例如，对肌细胞的研究表明：在不同的状态下，细胞膜对体液中带电离子具有选择性通透，离子的跨膜运动导致细胞膜的电位变化；其收缩和舒张的机制，是因为细胞中按一定规律排列的蛋白质分子，在不同的细胞膜电活动和细胞内Ca2+浓度的触发和中介下发生相互作用的结果。

从上可见，三个水平的研究是相互联系和补充的。要全面揭示某一生理功能及其产生机制，通常需要从细胞和分子、器官和系统以及整体三个水平进行研究。由于整体功能的复杂性，故在具体研究体内某器官和系统的活动及发生机制时，只能从局部着手去探讨其功能活动的变化和规律，或从细胞和分子水平去探索其物理和化学性质的运动变化及规律，使之能逐渐阐明其活动的机制。然后，再把有关器官、细胞和分子水平的研究结果还原到整体去思考，以期探讨其在整体生命活动中的作用。