La fisiología del griego physiologia (conocimiento de la naturaleza) es la ciencia que estudia las funciones de los seres vivos, o sea su origen, desarrollo y proceso evolutivo. Es una de las ciencias más antiguas del mundo. Muchos de los aspectos de la fisiología humana están íntimamente relacionadas con la fisiología animal, en donde se puede mucha de la información hoy disponible ha sido conseguida gracias a la experimentación animal, pero sobre todo gracias a las autopsias. La anatomía y fisiología son campos de estudio estrechamente relacionados en donde la primera hace hincapié en el conocimiento de la forma mientras que la segunda pone interés en el estudio de la función de cada parte del cuerpo, siendo ambas áreas de vital importancia en el conocimiento médico general.
La anatomía es una ciencia que estudia la estructura de los seres vivos, es decir, la forma, topografía, la ubicación, la disposición y la relación entre sí de los órganos que las componen. En los organismos unicelulares, todos los procesos vitales se producen en una única célula. En la medida que se desarrolló la evolución de los organismos multicelulares, diversos grupos de células tomaron a su cargo algunas funciones en particular. En los seres humanos y otros vertebrados, los grupos celulares especializados incluyen: aparato digestivo, que digiere y absorbe los alimentos; el aparato respiratorio, que capta O2 y elimina CO2; aparato urinario, que elimina desechos; un sistema cardiovascular, que distribuye los alimentos, el O2 y los productos del metabolismo; sistema reproductor, para perpetuar la especie, y sistema endocrino y nervioso, para coordinar e integrar las funciones de los restantes sistemas.
Las células de los organismos multicelulares se desarrollan y funcionan como un todo organizado. Las células están organizadas en tejidos, grupos de células similares en estructura y función. Los diferentes tipos de tejidos, unidos estructuralmente y coordinados en sus actividades, forman los órganos. Los órganos que funcionan en conjunto en forma integrada y organizada constituyen los sistemas orgánicos. Una de las ventajas de la multicelularidad es la capacidad de crear un medio interno controlado en el que vivan y funcionen las células componentes.
La homeostasia, (del griego homoios que significa similar, y stasis, en griego στάσις, posición, estabilidad) es un término que usan los fisiólogos para describir y explicar la persistencia de las condiciones estáticas o constantes en el medio interno. Generalmente, todo órgano y tejido en el cuerpo llevan a cabo funciones que ayudan a mantener estas condiciones constantes. Desde los pulmones que captan el oxígeno, hasta los riñones que mantienen constantes las concentraciones de iones en el cuerpo, cada órgano y célula aporta una función que se suma a las funciones totales de los demás sistemas que permiten la vida del ser humano. La homeostasis también es un proceso para la regulación del ejercicio físico.
El verdadero ambiente en que se encuentran las células del organismo es el componente intersticial del líquido extracelular. Como la función celular normal depende de la constancia de ese líquido, no es sorprendente que, en los animales multicelulares, haya evolucionado un inmenso mundo de mecanismos reguladores para mantenerla. Para describir "los diversos mecanismos fisiológicos que sirven para recuperar el estado normal una vez alterado", W. B. Cannon acuñó el término de homeostasis. Las propiedades amortiguadoras de los líquidos corporales, y los ajustes renales y respiratorios en presencia de excesos de ácidos o de álcalis, son mecanismos homeostáticos.
Con respecto a las características fisiológicas de las células, es decir, funciones normales o formas de actividad organizada, que sirven de base para definir a la célula viva. En un organismo pluricelular la importante especialización de los distintos tipos celulares hace que no todas estas características estén presentes en todas las células. El gran desarrollo de una función en un tipo determinado de células por lo general se produce en detrimento de otras.
El 65% del cuerpo humano está formado de líquido y la mayor parte de este líquido se encuentra dentro de las células (líquido intracelular) aproximadamente 65% de la cantidad de agua; de cualquier modo, alrededor de un tercio (35% restante) se encuentra en los espacios por fuera de las células y compone lo que conocemos como líquido extracelular. De este contamos con líquido intersticial (20% de la cantidad de agua) y líquido intravascular (15% restante o 5% del peso del cuerpo). También están los líquidos del tercer espacio que cuentan con menos del 1% (Líquidos pleural, cefalorraquídeo, intraarticular, pericárdico, intraocular). A diferencia del primero, este líquido se encuentra siempre en movimiento en el organismo. Es mezclado rápidamente por la circulación de la sangre y por difusión entre la misma y los líquidos tisulares, y en el líquido extracelular se encuentran los iones y nutrientes que se requieren para que las células conserven su función. Prácticamente, todas las células viven rodeadas de líquido extracelular, por lo que a este líquido se le conoce como medio interno del cuerpo o milieu intérieur como le llamó el fisiólogo Claude Bernard.
Las células se desarrollan y llevan a cabo sus funciones, tanto más si estas son especializadas, mientras tengan a mano en el medio interno las concentraciones adecuadas de iones, oxígeno, glucosa, diversos aminoácidos y otras sustancias que le sirven como bloques de nutrición.
El cuerpo está formado por células, estas a su vez forman tejidos, los tejidos a su vez forman órganos, estos forman aparatos y, a su vez estos componen los sistemas que mantienen el cuerpo vivo.
Esta clasificación por sistemas es una forma arbitraria de clasificación. Muchas partes del cuerpo participan de manera interconectadas ( sobre todo el cerebro por su función hormonal a nivel del hipotálamo sobre el resto del organismo)), es por ello, que los sistemas pueden ser organizados según función, origen embriológico u otro tipo de característica particular. Dentro de estos casos, es el sistema neuroendocrino, el complejo que se encarga de la regulación fisiológica por medio de efectores a nivel periféricos en cada uno de los otros sistemas. Además, muchos aspectos de la fisiología clásica no se pueden incluir fácilmente dentro de esta clasificación tradicional.
El estudio de cómo ciertas enfermedades o situaciones extrafisiológicas afectan a la fisiología se denomina fisiopatología.
El cuerpo humano posee variados sistemas de control. Son estos mecanismos los que permiten la vida y poseen una gran importancia biomédica, en virtud de que si uno de los sistemas falla, el equilibrio homeostático se ve en riesgo y en ocasiones el fallo puede ser incompatible con la vida. Los más complejos son los sistemas de control genético dentro de la célula, pero existen otros que se hacen patentes desde el punto de vista de un órgano o sistema como un todo. Dentro de estos mecanismos de control, que son unos cientos, tenemos la regulación de concentraciones de oxígeno y dióxido de carbono, regulación de la presión arterial, la regulación de la temperatura corporal, regulación hormonal, entre otros.
Los sistemas de control del cuerpo humano actúan mediante un proceso de retroalimentación negativa (negative feedback). Si algún factor cualquiera alcanza concentraciones exageradas o excesivas o demasiado bajas, un sistema de control inicia una retroalimentación negativa que consiste de una serie de cambios que devuelven al factor antes mencionado hacia un valor medio determinado, con lo que se mantiene la homeostasis. Un buen ejemplo para ilustrar este proceso es la regulación de la concentración de dióxido de carbono en el organismo. Cuando existe una concentración incrementada de CO2 en el líquido extracelular, se aumenta la ventilación pulmonar, lo que al mismo tiempo hace disminuir la concentración del gas en el medio interno, ya que aumenta su expulsión en cada respiración. Esto es lo mismo que decir que la respuesta es negativa con respecto del estímulo inicial. Del modo contrario, si el CO2 disminuye de manera excesiva, se comienza el proceso del sistema de control para que los niveles del gas se incrementen a un nivel adecuado del mismo ya que es de vital importancia para el ser humano.
A la retroalimentación positiva también se le conoce como círculo vicioso y es regularmente fatal para el organismo que lo padece. Una retroalimentación positiva, al contrario de la retroalimentación negativa, no deriva en una estabilidad del sistema, si no en una inestabilidad peligrosa. Un ejemplo para ilustrar este concepto es: cuando un hombre sufre una hemorragia grave de dos litros de sangre provocando que el volumen de sangre sea tan bajo que el corazón no disponga del suficiente como para bombear con eficacia. Esto hace que la presión arterial caiga y el riego sanguíneo de las arterias coronarias del corazón al músculo cardíaco sea tan bajo que el órgano comienza a sufrir, por falta de oxígeno. Esto debilita al corazón y hace que el bombeo sea más débil y disminuido, lo que hace que el corazón se debilite más, continuando así hasta que el sistema se colapse por culpa del círculo vicioso generado.
En muchos casos el mismo organismo tratará de proveer una retroalimentación negativa para romper el círculo vicioso en el que se encuentran los factores. Si en el ejemplo de la hemorragia, a la persona en lugar de dos litros fuera solo un litro la pérdida de sangre, los mecanismos de control normales proporcionarían la retroalimentación negativa para controlar el gasto cardiaco y la presión arterial compensarán de manera eficaz la retroalimentación positiva y la persona se recuperará sin dificultades. Lo mismo sucede si hay una intervención de urgencia por el cuerpo de salud que pueden trasfundir plasma o sangre al paciente para evitar un shock.
Durante el parto ocurre un efecto beneficioso de la retroalimentación positiva con la hormona oxitocina.
Es un mecanismo de control especial del sistema nervioso. Permite adaptarse a una situación antes de que se alteren las variables, y siempre es mediado por el mismo sistema nervioso. Cuando el cerebro ordena hacer algo, recibe una señal retrospectiva sobre lo que ha hecho, y si fuera necesaria una corrección la hará la próxima vez que realice ese movimiento. Intervienen particularmente el cerebelo y los ganglios basales, y está relacionado con habilidades de aprendizaje motor y coordinativo.
Atendiendo a los diversos tipos de células, órganos y sistemas, podemos distinguir los siguientes:
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