Fisiología, estudio de los procesos físicos y químicos que
tienen lugar en los organismos vivos durante la realización de
sus funciones vitales. Estudia actividades tan básicas como la
reproducción, el crecimiento, el metabolismo, la respiración,
la excitación y la contracción, en cuanto que se llevan a cabo
dentro de las estructuras de las células, los tejidos, los
órganos y los sistemas orgánicos del cuerpo.
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Fisiología
La fisiología está muy relacionada con la anatomía e
históricamente era considerada una parte de la medicina. El
gran hincapié que la fisiología hizo en la investigación de
los mecanismos biológicos con la ayuda de la física y la
química, convirtió a la fisiología en una disciplina
independiente en el siglo XIX; sin embargo, hoy se tiende a la
fragmentación y a la unión con la gran variedad de ramas
especializadas que existen en las ciencias de la vida. Se
reconocen tres grandes divisiones: fisiología general,
relacionada con todos los procesos básicos que son comunes a
todas las formas vivas; la fisiología y la anatomía funcional
de los seres humanos y de otros animales, incluyendo la
patología y los estudios comparativos, y la fisiología
vegetal, que incluye la fotosíntesis y otros procesos de la
vida de las plantas.
2 HISTORIA DE LA INVESTIGACIÓN FISIOLÓGICA
Parece probable que los primeros estudios sobre fisiología
animal fueran realizados hacia el año 300 a.C. por el físico
médico alejandrino Herófilo de Calcedonia, que viviseccionó
los cuerpos de criminales. Hasta unos 1.900 años después no se
llevaron a cabo muchos estudios fisiológicos.
2.1 Comienzos de la fisiología moderna
La fisiología animal moderna comenzó cuando el médico inglés
William Harvey descubrió la circulación de la sangre en 1616.
Poco después, el químico flamenco Jan Baptista van Helmont
desarrolló el concepto de gas y sugirió la utilización de
álcalis para el tratamiento de las alteraciones digestivas. El
biofísico italiano Giovanni Alfonso Borelli publicó estudios
sobre la motricidad animal en los que sugería que la base de
la contracción muscular estribaba en las fibras musculares; el
microscopista holandés Antoni van Leeuwenhoek realizó las
primeras descripciones de eritrocitos y espermatozoides, y el
histólogo italiano Marcello Malpighi demostró la existencia de
los capilares y estudió la fisiología del riñón, el hígado y
el bazo. El estudio de las glándulas se inició durante la
segunda mitad de este siglo: el médico inglés Thomas Warton
demostró la existencia de la secreción salivar, y el
anatomista danés Nicolaus Steno la existencia de las glándulas
lacrimales y salivares. El médico holandés Regnier de Graaf
profundizó en los estudios sobre las glándulas mediante su
descubrimiento de los folículos del ovario; también realizó
estudios sobre los jugos pancreáticos y la bilis. El médico
inglés Richard Lower fue el primero en transfundir sangre de
un animal a otro, y el médico francés Jean Baptiste Denis
administró una transfusión a un ser humano con éxito por
primera vez.
En el siglo XVII se consiguieron progresos en el estudio de la
respiración. El fisiólogo inglés John Mayow demostró que el
aire no era una sustancia única, sino una mezcla de varias
sustancias, de las cuales no todas eran necesarias para la
vida. En el siglo XVIII, el químico británico Joseph Priestley
demostró que la proporción de oxígeno esencial para la vida
animal es idéntica a la proporción de oxígeno necesaria para
permitir la combustión. Antoine Laurent de Lavoisier, un
químico francés, aisló y dio nombre al oxígeno poco después, y
demostró que el dióxido de carbono era un producto de la
respiración.
2.2 La fisiología en los siglos XVIII y XIX
La fisiología moderna es deudora del trabajo realizado durante
el siglo XVIII por el médico holandés Hermann Boerhaave y por
su pupilo, el científico suizo Albrecht von Haller. Sus
críticas a los iatroquímicos (que creían que la fisiología
sólo incluía reacciones químicas) y a los iatrofísicos (que
creían que sólo incluía reacciones físicas), pusieron las
bases del estudio integrado de la fisiología. Haller fue el
primer científico que estableció que toda la materia viva
posee irritabilidad.
Durante la segunda mitad del siglo XVIII, el médico italiano
Luigi Galvani demostró que era posible conseguir que los
músculos de la pata de una rana se contrajeran estimulándolos
con una corriente eléctrica, y el fisiólogo italiano Lazzaro
Spallanzani investigó la actividad del jugo gástrico durante
la digestión. Spallanzani también estudió la fecundación y la
inseminación artificial en animales inferiores.
La figura principal de la fisiología animal del siglo XIX fue
el fisiólogo francés Claude Bernard, que investigó el
metabolismo de los hidratos de carbono en los seres humanos;
también estudió el sistema nervioso autónomo y describió
muchas de sus funciones. Su mayor contribución fue el
establecimiento del principio de que los organismos vivos
nunca están en reposo, sino que experimentan continuos cambios
dinámicos cuyo objeto es mantener el equilibrio interno. La
base de la salud, según Bernard, es el éxito del organismo en
el mantenimiento de este equilibrio. Los principios de Bernard
fueron ampliados durante la primera mitad del siglo XX por el
fisiólogo estadounidense Walter Bradford Cannon, que al estado
dinámico le asignó el nombre de homeostasis, y demostró que el
cuerpo se podía adaptar para enfrentarse a peligros externos
importantes. Cannon demostró procesos que tienen lugar en el
cuerpo humano como la regulación interna de la temperatura
corporal, la alcalinidad de la sangre y la preparación del
cuerpo para la defensa mediante la secreción de adrenalina en
las glándulas adrenales.
Durante el siglo XIX se dedicó mucha atención al estudio de la
fisiología del sistema nervioso. El anatomista inglés Charles
Bell describió las funciones de los nervios motores y
sensitivos; el fisiólogo francés François Magendie describió
las funciones de los nervios vertebrales e investigó los
mecanismos de deglución y regurgitación; el fisiólogo francés
Pierre Flourens investigó las funciones del cerebelo y fue
pionero en la investigación fisiológica de la psicología
animal, y el fisiólogo alemán Johannes Peter Müller demostró
que las percepciones sólo estaban determinadas por el órgano
sensorial que recibía el impulso sensorial. El fisiólogo
alemán Ernst Heinrich Weber descubrió que el corazón humano
era estimulado por dos tipos de nervios: los que activan los
latidos del corazón y los que los inhiben. Fue uno de los
primeros científicos en percibir que el sistema nervioso
autónomo está constituido por dos sistemas nerviosos
diferentes. Weber también investigó la mecánica de la
percepción.
Durante el último cuarto del siglo XIX, el fisiólogo y
psicólogo alemán Wilhelm Wundt fundó el primer laboratorio
dedicado a la investigación de las bases fisiológicas de la
psicología.
Durante los últimos años del siglo XIX y los primeros años del
siglo XX, el ímpetu de la nueva ciencia denominada
bacteriología condujo al estudio de la inmunidad. Las figuras
más importantes en este campo fueron el naturalista ruso Iliá
Mechnikov, que desarrolló la teoría de la fagocitosis e
investigó sobre la destrucción de materiales extraños en la
sangre, y el bacteriólogo y químico alemán Paul Ehrlich padre
de una teoría sobre la formación de los anticuerpos.
Aproximadamente en la misma época, la fisiología de las
glándulas endocrinas fue investigada por el fisiólogo
británico Edward Albert Sharpey-Schafer, quien demostró que un
extracto de las glándulas adrenales, después denominado
adrenalina, elevaba la presión sanguínea cuando era inyectado.
Varios años después, el fisiólogo británico William Maddock
Bayliss y Ernest Henry Starling descubrieron que si se
inyectaba un extracto intestinal, denominado secretina, se
estimulaba el flujo de jugo pancreático. Propusieron el
término hormonas para denominar las secreciones que podían
actuar sobre otros órganos cuando se encontraban en el
torrente sanguíneo. Los estudios posteriores sobre las
hormonas proporcionaron información importante sobre la
mecánica del crecimiento y la reproducción.
3 AVANCES RECIENTES
Entre los avances más importantes conseguidos en el siglo XX
se encuentran el desarrollo y descubrimiento de nuevas
hormonas, el reconocimiento del papel de las vitaminas, el
descubrimiento del grupo sanguíneo, el desarrollo del
electrocardiógrafo y del electroencefalógrafo para registrar
la actividad del corazón y del cerebro, el descubrimiento de
la causa y del modo de curar la anemia perniciosa por los
médicos estadounidenses George R. Minot, William P. Murphy y
George H. Whipple, y el mejor conocimiento del metabolismo,
del papel de las enzimas y del sistema inmunológico.
La primera parte del siglo XX también fue testigo de grandes
avances en el conocimiento del mecanismo de los reflejos,
noción que fue elaborada por primera vez por el filósofo
francés René Descartes como concepto filosófico, para
distinguir los reflejos involuntarios de los animales de las
reacciones más racionales de los seres humanos. Este concepto
fue perfeccionado por el trabajo de zoólogos alemanes, que lo
describieron en términos físicos y dividieron el
comportamiento en sus componentes reflejos. El neurofisiólogo
británico Charles Sherrington amplió los conocimientos sobre
este tema al demostrar que los reflejos permiten al sistema
nervioso funcionar como una unidad. El concepto de respuesta
condicionada fue descrito por primera vez en el siglo XVIII
por el fisiólogo escocés Robert Whytt, pionero en el estudio
de la acción refleja, y culminó con los trabajos posteriores
del fisiólogo ruso Iván Petróvich Pávlov y del neuropatólogo
ruso Vladímir Bekhterev. Aunque no tuvo validez el intento de
Pávlov de extender los principios del condicionamiento, el
método por el cual pueden provocarse respuestas con más
frecuencia o de forma más predecible mediante el refuerzo, a
procesos mentales más complejos, su trabajo tuvo un gran
impacto sobre la psicología y el aprendizaje. Fue una de las
influencias principales para la aparición del behaviorismo,
fundado por el psicólogo estadounidense John Broadus Watson.
El trabajo del psicólogo estadounidense Burrhus Frederic
Skinner sobre la instrucción programada, base de las
denominadas máquinas de enseñanza, también se basó en la
teoría del condicionamiento y del refuerzo.
El siglo XX también fue testigo de otros avances fundamentales
en neurología. El fisiólogo británico Edgar Douglas Adrian
midió y registró los potenciales eléctricos de las fibras
nerviosas motoras y sensitivas. Sherrington investigó la
acción integradora del sistema nervioso. Su trabajo fue
seguido por el de los fisiólogos estadounidenses Joseph
Erlanger y Herbert Spencer Gasser, que demostraron las
diferencias funcionales entre las fibras nerviosas, y
utilizaron un osciloscopio para registrar la variación de los
impulsos eléctricos que tiene lugar en estas fibras.
Posteriores investigaciones realizadas por el bioquímico
estadounidense Julius Axelrod, por el fisiólogo sueco Ulf von
Euler y por el médico británico Bernard Katz, demostraron la
función de sustancias químicas determinadas en la transmisión
de los impulsos nerviosos. Estas investigaciones fueron
vitales para procesos tan básicos como el control de la
presión sanguínea y la movilización de la fuerza para
enfrentarse a una situación de urgencia.
