11 Inngangur að mannslíkamanum

1.1 Yfirlit yfir líffæra- og lífeðlisfræði

Námsmarkmið

Að loknum þessum hluta áttu að geta:

borið saman og greint á milli líffærafræði og lífeðlisfræði, þar á meðal sérsviða þeirra og rannsóknaraðferða
útskýrt grundvallartengsl líffærafræði og lífeðlisfræði

Vísindagreinin líffærafræði rannsakar byggingar mannslíkamans. Sumar þeirra eru örsmáar og aðeins hægt að skoða og greina með smásjá. Aðrar, stærri byggingar má auðveldlega sjá, handleika, mæla og vega. Orðið „anatomy“ er komið af grískri orðrót sem merkir „að skera í sundur“. Í upphafi var líffærafræði mannsins rannsökuð með því að skoða ytra borð líkamans, sár hermanna og önnur meiðsli. Síðar fengu læknar leyfi til að kryfja lík látinna til að auka þekkingu sína. Við krufningu eru byggingar líkamans skornar í sundur svo unnt sé að skoða útlitseinkenni þeirra og innbyrðis tengsl. Krufning er enn notuð í læknadeildum, á námskeiðum í líffærafræði og á rannsóknarstofum í meinafræði. Til að skoða byggingar í lifandi einstaklingum hefur hins vegar verið þróuð margvísleg myndgreiningartækni. Með henni geta heilbrigðisstarfsmenn séð byggingar inni í lifandi líkama, svo sem krabbameinsæxli eða beinbrot.

Eins og flestar vísindagreinar skiptist líffærafræði í sérsvið. Stórsæ líffærafræði rannsakar stærri byggingar líkamans sem sjást án stækkunar (mynd 1.2 a). Forskeytið macro- merkir „stór“ og því er enska heitið gross anatomy einnig nefnt macroscopic anatomy. Hins vegar merkir micro- „smár“ og smásæ líffærafræði rannsakar byggingar sem aðeins er hægt að skoða með smásjá eða öðru stækkunartæki (mynd 1.2 b). Til smásærrar líffærafræði teljast frumufræði, sem rannsakar frumur, og vefjafræði, sem rannsakar vefi. Eftir því sem smásjártækni hefur fleygt fram hafa líffærafræðingar getað skoðað sífellt smærri byggingar líkamans, allt frá sneiðum úr stórum líffærum á borð við hjartað til þrívíðrar byggingar stórra sameinda í líkamanum.

Mynd A sýnir mannsheila í heilu lagi; yfirborð hans er hnúðótt og með djúpum rákum. Mynd B er smásjármynd af taugavef. Á henni sjást tvær frumur, nokkurn veginn tígullaga, með dökkum kjörnum. Frumurnar liggja í ljósum vef sem inniheldur smærri frumur og trefjaþræði. — **Mynd 1.2.** (a) Stórsæ líffærafræði fæst við stórar byggingar, svo sem heilann. (b) Smásæ líffærafræði getur fjallað um sömu byggingar en á öðrum stærðarkvarða. Hér sést smásjármynd af taugafrumum úr heila. Ljóssmásjá (LM), 1600× stækkun. (heimild a: University of Wisconsin and Michigan State Comparative Mammalian Brain Collections/BrainMuseum.org; heimild b: smásjármynd frá stjórn læknadeildar Michigan-háskóla © 2012)

Líffærafræðingar nálgast rannsóknir á byggingum líkamans með tvennum meginhætti: eftir líkamssvæðum eða líffærakerfum. Svæðalíffærafræði rannsakar innbyrðis tengsl allra bygginga á tilteknu svæði líkamans, svo sem kviðarholi. Rannsóknir í svæðalíffærafræði auðvelda okkur að skilja tengsl bygginga líkamans, til dæmis hvernig vöðvar, taugar, æðar og aðrar byggingar vinna saman og sinna starfsemi tiltekins líkamssvæðis. Hins vegar rannsakar kerfislíffærafræði þær byggingar sem mynda afmarkað líffærakerfi, það er hóp bygginga sem starfa saman og gegna sérstöku hlutverki í líkamanum. Kerfislíffærafræðileg rannsókn á vöðvakerfinu tæki til dæmis til allra beinagrindarvöðva líkamans.

Líffærafræði fjallar um byggingu en lífeðlisfræði um starfsemi. Lífeðlisfræði mannsins rannsakar vísindalega efna- og eðlisfræðilega eiginleika bygginga líkamans og hvernig þær vinna saman og styðja lífsstarfsemina. Stór hluti lífeðlisfræðinnar beinist að tilhneigingu líkamans til samvægis. Samvægi er það ástand þegar lífvera viðheldur stöðugum innri skilyrðum. Rannsóknir í lífeðlisfræði fela í sér athuganir, bæði með berum augum og smásjám, sem og tilraunabreytingar og mælingar. Framfarir í lífeðlisfræði byggjast þó nú yfirleitt á vandlega hönnuðum tilraunum á rannsóknarstofu sem leiða í ljós starfsemi hinna fjölmörgu bygginga og efnasambanda sem mynda mannslíkamann.

Lífeðlisfræðingar sérhæfa sig, líkt og líffærafræðingar, yfirleitt í tiltekinni undirgrein lífeðlisfræðinnar. Taugalífeðlisfræði rannsakar til dæmis heila, mænu og taugar og hvernig þessir hlutar vinna saman og gegna flókinni og fjölbreyttri starfsemi, svo sem sjón, hreyfingu og hugsun. Lífeðlisfræðingar geta rannsakað allt frá stigi líffæra, til dæmis hvað ólíkir hlutar heilans gera, niður á sameindastig, svo sem hvernig rafefnafræðilegt boð berst eftir taugum.

Lögun og starfsemi eru nátengdar í öllum lífverum. Þunnt augnlokið getur til dæmis skollið niður til að hreinsa burt rykagnir og runnið nær samstundis upp aftur svo þú sjáir á ný. Á smásæju stigi gera skipulag og starfsemi tauga og vöðva augnloksins þessa snöggu hreyfingu fram og aftur mögulega. Á enn smærra greiningarstigi byggist starfsemi þessara tauga og vöðva á víxlverkun tiltekinna sameinda og jóna. Jafnvel þrívíð lögun sumra sameinda er nauðsynleg fyrir starfsemi þeirra.

Þú átt auðveldara með að skilja líffæra- og lífeðlisfræði ef þú tengir stöðugt lögun þeirra bygginga sem þú rannsakar við starfsemi þeirra. Það getur raunar verið nokkuð torvelt að læra líffærafræði án skilnings á þeirri lífeðlisfræðilegu starfsemi sem viðkomandi bygging gerir mögulega. Ímyndaðu þér til dæmis að reyna að skilja sérstaka niðurröðun beina mannshandarinnar án nokkurrar hugmyndar um starfsemi handarinnar. Sem betur fer hjálpar skilningur þinn á því hvernig mannshöndin beitir verkfærum — allt frá pennum til farsíma — þér að meta hina sérstæðu stöðu þumalsins gagnvart fingrunum fjórum. Sú niðurröðun gerir hendinni kleift að klípa, grípa hluti og slá inn textaskilaboð.