第一章 緒論
生理學定義
生理學（physiology）是由希臘文physis（生理）及logos（研究）演變而來，是探討人體各部位如何運作，以完成維持生命所需各項功能的學問。主要研究肌肉、神經、感覺、循環、呼吸、消化、泌尿、內分泌及生殖等各部位的功能及在生命活動中所扮演的角色。
生理學涵蓋的範圍很廣，所包含的範疇如下所述：
病理解剖學（pathological anatomy）：研究人體因疾病導致身體構造變化的情形。
一般生理學（general physiology）：研究體內的一般生理作用，為生理學通論。
系統生理學（systemic physiology）：研究身體各系統的特殊功能，為生理學各論。
比較生理學（comparative physiology）：比較各種動物間功能行使之差異及演化上的關係。
應用生理學（applied physiology）：包含(1)環境生理學：研究外在環境與人體生理功能間的關係。(2)病理生理學：研究身體正常生理與病變生理間功能變化的關係。
生理學的歷史
埃拉西斯特拉圖斯（Erasistratus, 304～250 BC）是古希臘解剖生理學家。首位對人體的大腦和小腦進行深入研究，探討了人體的心臟、動脈和靜脈之間的關係，被稱為生理學之父。1628年英國醫師William Harvey提出心臟功能及血液循環的發現後，生理學才成為一門獨立學科。二十世紀以來，因生物科技的進步，新的知識推動了生理學的研究，對現代醫學產生巨大的推動作用。了解生理學歷史是對過去許多學者的努力做一個肯定。如表1-1。表1-1 生理學的歷史1900-2000
1900 Karl Landesteiner發現ABO血型
1904 Ivan Pavlov發現消化腺分泌規律（諾貝爾獎）
1910 Henry Dale描述組織胺功能
1918 Earnest Starling描述心臟收縮與血液循環的關係
1921 John Langley發現自主神經的功能
1923 Frederick Banting等三人 ，發現胰島素（諾貝爾獎）
1932 Charles Sherrington等二人，發現神經細胞功能（諾貝爾獎）
1936 Henry Dale等二人，發現神經衝動的化學傳遞（諾貝爾獎）
1939 Abert von Szent-Georgi發現ATP在肌肉收縮的功能
1949 Hans Selye 描述面對壓力產生的生理反應
1953 Hans Krebs 發現檸檬酸循環（諾貝爾獎）
1954 Hugh Huxley等四人，提出肌肉收縮的肌絲滑動學說
1962 Francis Crick等三人，確定DNA的構造（諾貝爾獎）
1963 John Eccles等三人，發現神經細胞間訊息傳遞（諾貝爾獎）
1971 Earl Sutherland 發現激素調節作用（諾貝爾獎）
1977 Roger Guillemin等二人，發現胜肽類激素由腦部合成（諾貝爾獎）
1981 Roger Sperry 發現大腦半球的功能及特性（諾貝爾獎）
1986 Stanley Cohen等二人，發現調節神經系統的生長因子（諾貝爾獎）
1994 Alfred Gilman等二人，發現G蛋白在細胞訊息傳遞的作用（諾貝爾獎）
1998 Robert Furchgott等三人，發現一氧化氮是心血管系統的訊息分子（諾貝爾獎）
2000 Paul Greengard等三人，發現多巴胺是神經系統的傳遞物質（諾貝爾獎）人體組成的層次
人體構造是由數個層次組成，彼此間相互關連（圖1-1）。由最低至最高的層次依序為：
1. 化學層次（chemical level）：是人體組成的最低層次，包括維持生命所必需的所有化學元素，此化學元素以不同方式組合成許多化學化合物。人體內有26種化學元素，其中氧、碳、氫、氮便占了 96%，其他尚包括鈣、磷及一些微量元素。
2. 細胞層次（cellular level）：是由化學化合物組成，是生物體在構造上及功能上的基本單位。例如人體有肌肉細胞、神經細胞、血細胞等。
3. 組織層次（tissue level）：是由相同胚胎來源、功能相似的細胞及細胞間質所組 成。人體內有上皮組織、結締組織、肌肉組織、神經組織等四種基本組織。
4. 器官層次（organ level）：是由兩種或兩種以上之不同組織所組成，具有特定形狀 及功能。例如腦、心臟、肺、肝、胃、血管等。
5. 系統層次（system level）：是由具有共同功能之器官所組成。例如心臟血管系統具有運輸功能，是由心臟和血管等器官組成。
圖1-1 人體組成的層次，每個層次皆比前一個層次來得高級且繁雜。
6. 生物體層次（organismic level）：是指人體內所有的系統彼此配合，以行使功能而 構成一生命體，是人體組成的最高層次。
恆定
當外界環境改變時，生物體在某一範圍內可保持相當穩定的狀態，此狀態稱為恆定（homeostasis）。它足以應付急劇變化的外在環境，為一種動態平衡。人體內恆定現象的維持主要受神經系統及內分泌系統控制。
內分泌系統的調控作用是藉由一種化學物質，激素（hormones），到血液中而達成；只有某些特定的器官才能對特定的激素起反應。神經則有纖維分部於其該調節的器官，當神經纖維受到刺激時，就會產生神經衝動，從神經纖維起點傳到所支配器官的肌肉或腺體，發揮調節作用，達到恆定的目標。控制恆定的機轉至少包括了接受器（receptor）、控制中樞（control center），及動作 器（effector）三個彼此關連的部分（圖1-2）。接受器能監測身體內、外環境的改變（即 刺激），將訊息輸入控制中樞，而控制中樞是決定維持恆定的地方，它能分析輸入的訊 息，然後做出適當的反應。反應由動作器輸出呈現，反應的結果再返回影響刺激。如果 對刺激的影響是抑制性的，則稱為負回饋；若是促進性的，則稱為正回饋。
正回饋機轉
在回饋機轉中，當動作器受刺激而反應時會增強原來刺激者，稱為正回饋機轉（positive feedback mechanism）。例如分娩時，胎兒由母體子宮下降至產道，使子宮頸壓 力升高，刺激了壓力接受器，將神經衝動傳至腦部，促使催產素（oxytocin）的分泌及釋 放。催產素經由血液運送至子宮，促使子宮肌層收縮，催產素分泌越多，子宮肌層收縮 會越厲害，直至嬰兒生下為止。
負回饋機轉
當接受器偵測到偏離設定值時，會將訊息傳至控制中樞，使動作器依刺激產生的反 應結果與刺激強度相反，即為負回饋機轉（negative feedback mechanism）。人體恆定現象之維持大部分是靠負回饋機轉。例如體溫、血糖、大部分荷爾蒙等的調節皆屬於負回饋機轉，而胰臟分泌荷爾蒙來調節血糖濃度是最好的例子（圖1-3）。
生理學定義
生理學（physiology）是由希臘文physis（生理）及logos（研究）演變而來，是探討人體各部位如何運作，以完成維持生命所需各項功能的學問。主要研究肌肉、神經、感覺、循環、呼吸、消化、泌尿、內分泌及生殖等各部位的功能及在生命活動中所扮演的角色。
生理學涵蓋的範圍很廣，所包含的範疇如下所述：
病理解剖學（pathological anatomy）：研究人體因疾病導致身體構造變化的情形。
一般生理學（general physiology）：研究體內的一般生理作用，為生理學通論。
系統生理學（systemic physiology）：研究身體各系統的特殊功能，為生理學各論。
比較生理學（comparative physiology）：比較各種動物間功能行使之差異及演化上的關係。
應用生理學（applied physiology）：包含(1)環境生理學：研究外在環境與人體生理功能間的關係。(2)病理生理學：研究身體正常生理與病變生理間功能變化的關係。
生理學的歷史
埃拉西斯特拉圖斯（Erasistratus, 304～250 BC）是古希臘解剖生理學家。首位對人體的大腦和小腦進行深入研究，探討了人體的心臟、動脈和靜脈之間的關係，被稱為生理學之父。1628年英國醫師William Harvey提出心臟功能及血液循環的發現後，生理學才成為一門獨立學科。二十世紀以來，因生物科技的進步，新的知識推動了生理學的研究，對現代醫學產生巨大的推動作用。了解生理學歷史是對過去許多學者的努力做一個肯定。如表1-1。表1-1 生理學的歷史1900-2000
1900 Karl Landesteiner發現ABO血型
1904 Ivan Pavlov發現消化腺分泌規律（諾貝爾獎）
1910 Henry Dale描述組織胺功能
1918 Earnest Starling描述心臟收縮與血液循環的關係
1921 John Langley發現自主神經的功能
1923 Frederick Banting等三人 ，發現胰島素（諾貝爾獎）
1932 Charles Sherrington等二人，發現神經細胞功能（諾貝爾獎）
1936 Henry Dale等二人，發現神經衝動的化學傳遞（諾貝爾獎）
1939 Abert von Szent-Georgi發現ATP在肌肉收縮的功能
1949 Hans Selye 描述面對壓力產生的生理反應
1953 Hans Krebs 發現檸檬酸循環（諾貝爾獎）
1954 Hugh Huxley等四人，提出肌肉收縮的肌絲滑動學說
1962 Francis Crick等三人，確定DNA的構造（諾貝爾獎）
1963 John Eccles等三人，發現神經細胞間訊息傳遞（諾貝爾獎）
1971 Earl Sutherland 發現激素調節作用（諾貝爾獎）
1977 Roger Guillemin等二人，發現胜肽類激素由腦部合成（諾貝爾獎）
1981 Roger Sperry 發現大腦半球的功能及特性（諾貝爾獎）
1986 Stanley Cohen等二人，發現調節神經系統的生長因子（諾貝爾獎）
1994 Alfred Gilman等二人，發現G蛋白在細胞訊息傳遞的作用（諾貝爾獎）
1998 Robert Furchgott等三人，發現一氧化氮是心血管系統的訊息分子（諾貝爾獎）
2000 Paul Greengard等三人，發現多巴胺是神經系統的傳遞物質（諾貝爾獎）人體組成的層次
人體構造是由數個層次組成，彼此間相互關連（圖1-1）。由最低至最高的層次依序為：
1. 化學層次（chemical level）：是人體組成的最低層次，包括維持生命所必需的所有化學元素，此化學元素以不同方式組合成許多化學化合物。人體內有26種化學元素，其中氧、碳、氫、氮便占了 96%，其他尚包括鈣、磷及一些微量元素。
2. 細胞層次（cellular level）：是由化學化合物組成，是生物體在構造上及功能上的基本單位。例如人體有肌肉細胞、神經細胞、血細胞等。
3. 組織層次（tissue level）：是由相同胚胎來源、功能相似的細胞及細胞間質所組 成。人體內有上皮組織、結締組織、肌肉組織、神經組織等四種基本組織。
4. 器官層次（organ level）：是由兩種或兩種以上之不同組織所組成，具有特定形狀 及功能。例如腦、心臟、肺、肝、胃、血管等。
5. 系統層次（system level）：是由具有共同功能之器官所組成。例如心臟血管系統具有運輸功能，是由心臟和血管等器官組成。
圖1-1 人體組成的層次，每個層次皆比前一個層次來得高級且繁雜。
6. 生物體層次（organismic level）：是指人體內所有的系統彼此配合，以行使功能而 構成一生命體，是人體組成的最高層次。
恆定
當外界環境改變時，生物體在某一範圍內可保持相當穩定的狀態，此狀態稱為恆定（homeostasis）。它足以應付急劇變化的外在環境，為一種動態平衡。人體內恆定現象的維持主要受神經系統及內分泌系統控制。
內分泌系統的調控作用是藉由一種化學物質，激素（hormones），到血液中而達成；只有某些特定的器官才能對特定的激素起反應。神經則有纖維分部於其該調節的器官，當神經纖維受到刺激時，就會產生神經衝動，從神經纖維起點傳到所支配器官的肌肉或腺體，發揮調節作用，達到恆定的目標。控制恆定的機轉至少包括了接受器（receptor）、控制中樞（control center），及動作 器（effector）三個彼此關連的部分（圖1-2）。接受器能監測身體內、外環境的改變（即 刺激），將訊息輸入控制中樞，而控制中樞是決定維持恆定的地方，它能分析輸入的訊 息，然後做出適當的反應。反應由動作器輸出呈現，反應的結果再返回影響刺激。如果 對刺激的影響是抑制性的，則稱為負回饋；若是促進性的，則稱為正回饋。
正回饋機轉
在回饋機轉中，當動作器受刺激而反應時會增強原來刺激者，稱為正回饋機轉（positive feedback mechanism）。例如分娩時，胎兒由母體子宮下降至產道，使子宮頸壓 力升高，刺激了壓力接受器，將神經衝動傳至腦部，促使催產素（oxytocin）的分泌及釋 放。催產素經由血液運送至子宮，促使子宮肌層收縮，催產素分泌越多，子宮肌層收縮 會越厲害，直至嬰兒生下為止。
負回饋機轉
當接受器偵測到偏離設定值時，會將訊息傳至控制中樞，使動作器依刺激產生的反 應結果與刺激強度相反，即為負回饋機轉（negative feedback mechanism）。人體恆定現象之維持大部分是靠負回饋機轉。例如體溫、血糖、大部分荷爾蒙等的調節皆屬於負回饋機轉，而胰臟分泌荷爾蒙來調節血糖濃度是最好的例子（圖1-3）。
