Вестибулярная система и физиология равновесия

Вестибулярная система — это часть внутреннего уха, которая воспринимает движение и ориентацию головы. Три полукружных канала обнаруживают угловое ускорение (вращение), в то время как два отолитовых органа, утрикулус и саккулус, обнаруживают линейное ускорение и действие силы тяжести. Сигналы от этих органов запускают рефлексы, которые стабилизируют взгляд и позу, и они объединяются со зрением и проприоцепцией для поддержания равновесия и пространственной ориентации.

Definition

Вестибулярная система — это сенсорный аппарат внутреннего уха, включающий полукружные каналы и отолитовые органы, который обнаруживает угловое и линейное ускорение головы и способствует стабилизации взгляда, поддержанию позы и пространственной ориентации.

Scope

Эта тема охватывает анатомию вестибулярного лабиринта, преобразование движения головы волосковыми клетками и основные вестибулярные рефлексы, которые стабилизируют глаза и тело. Это справочное описание нормальной вестибулярной функции, и оно не затрагивает оценку или лечение нарушений равновесия.

Core questions

• Как полукружные каналы обнаруживают вращательное движение головы?
• Как отолитовые органы обнаруживают линейное ускорение и гравитацию?
• Как движение головы преобразуется вестибулярными волосковыми клетками?
• Как вестибулярные рефлексы стабилизируют взгляд и позу?

Key concepts

• Полукружные каналы (угловое ускорение)
• Утрикулус и саккулус (отолитовые органы, линейное ускорение)
• Купула и криста ампулярная
• Отоконии и отолитовая мембрана
• Вестибулярные волосковые клетки и разряд покоя
• Вестибулоокулярный рефлекс (ВОР)
• Вестибулоспинальные рефлексы
• Центральная мультисенсорная интеграция равновесия

Mechanisms

Каждый полукружный канал содержит желатинозную купулу, перекрывающую ампулу; при вращении головы эндолимфа отстает и отклоняет купулу, изгибая волосковые пучки кристы и модулируя частоту разрядов вестибулярных афферентов. Три канала ориентированы примерно во взаимно перпендикулярных плоскостях, поэтому вместе они сигнализируют о вращении вокруг любой оси. В отолитовых органах плотные отоконии из карбоната кальция нагружают желатинозную мембрану над волосковыми клетками, так что линейное ускорение и наклон головы сдвигают мембрану и отклоняют пучки. Вестибулярные волосковые клетки поддерживают тонический разряд покоя, который увеличивается или уменьшается при отклонении пучка, кодируя направление. Эти сигналы запускают вестибулоокулярный рефлекс, который вращает глаза в направлении, противоположном движению головы, для стабилизации взгляда, и вестибулоспинальные пути, которые корректируют позу; мозг объединяет их со зрительными и проприоцептивными входными данными для поддержания равновесия.

Clinical relevance

Вестибулярная функция лежит в основе равновесия и стабильности взгляда, а асимметрия или потеря вестибулярного входа вызывает головокружение, нарушение равновесия и нестабильность взгляда. Эта статья описывает нормальную вестибулярную физиологию в качестве справочного материала и не является основанием для диагностики или лечения вестибулярных расстройств.

History

Функция полукружных каналов как датчиков углового ускорения была установлена в девятнадцатом и начале двадцатого веков, а отолитовые органы были идентифицированы как датчики гравитации и линейного ускорения. Записи одиночных нейронов в середине двадцатого века, в частности исследования Голдберга и Фернандеса афферентов каналов, количественно определили, как волокна вестибулярного нерва кодируют движение головы, и выявили регулярные и нерегулярные типы афферентов.

Key figures

• Jay M. Goldberg
• César Fernández

Seminal works

• goldberg-fernandez-1971

Frequently asked questions

В чем разница между полукружными каналами и отолитовыми органами?

Полукружные каналы воспринимают угловое ускорение (вращение головы), в то время как отолитовые органы, утрикулус и саккулус, воспринимают линейное ускорение и направление силы тяжести.

Как вестибулярная система поддерживает стабильность зрения при движении головы?

Через вестибулоокулярный рефлекс, который использует сигналы о вращении головы для движения глаз в противоположном направлении, сохраняя изображение мира стабильным на сетчатке.