กายวิภาคศาสตร์และสรีรวิทยาของระบบการทรงตัว
ระบบการทรงตัวเป็นอวัยวะรับความรู้สึกในหูชั้นในที่ตรวจจับการเคลื่อนไหวของศีรษะและแรงโน้มถ่วง และกระตุ้นปฏิกิริยาสะท้อนกลับที่ช่วยให้การมองเห็นและท่าทางคงที่ ประกอบด้วยท่อกึ่งวงกลมสามท่อที่รับรู้ความเร่งเชิงมุม และอวัยวะโอโทลิธสองส่วน ได้แก่ ยูทริเคิลและแซคคูล ที่รับรู้ความเร่งเชิงเส้นและการเอียงของศีรษะ โดยสัญญาณจะถูกส่งผ่านเส้นประสาทการทรงตัวไปยังศูนย์กลางในก้านสมองและสมองน้อย
Definition
ระบบการทรงตัวคือชุดของโครงสร้างในหูชั้นใน ได้แก่ ท่อกึ่งวงกลม, ยูทริเคิล, และแซคคูล รวมถึงการเชื่อมต่อของเส้นประสาทที่เปลี่ยนความเร่งเชิงมุมและความเร่งเชิงเส้นของศีรษะให้เป็นสัญญาณที่ใช้ในการรักษาการมองเห็นให้คงที่, การรับรู้ตำแหน่งในอวกาศ, และการทรงตัว
Scope
หัวข้อนี้ครอบคลุมอวัยวะส่วนปลาย, การเปลี่ยนสัญญาณความรู้สึก, และเส้นทางปฏิกิริยาสะท้อนกลับหลัก (ปฏิกิริยาสะท้อนกลับเวสทิบูโล-ออคิวลาร์และเวสทิบูโล-สไปนัล) เป็นข้อมูลพื้นฐานที่ไม่ใช่เชิงคลินิก ซึ่งสนับสนุนหัวข้อเกี่ยวกับความผิดปกติ, การทดสอบ, และการฟื้นฟูในด้านนี้
Core questions
- ท่อกึ่งวงกลมและอวัยวะโอโทลิธเข้ารหัสการเคลื่อนไหวของศีรษะที่แตกต่างกันอย่างไร?
- สัญญาณจากระบบการทรงตัวถูกเปลี่ยนเป็นการเคลื่อนไหวของตาและท่าทางเพื่อชดเชยอย่างไร?
- เขาวงกตทั้งสองข้างจัดเรียงเป็นคู่แบบผลัก-ดึงได้อย่างไร?
Key concepts
- ท่อกึ่งวงกลม (แนวนอน, ด้านหน้า, ด้านหลัง)
- อวัยวะโอโทลิธ (ยูทริเคิลและแซคคูล)
- เซลล์ขนและการเปลี่ยนสัญญาณกลไก
- เส้นประสาทการทรงตัว (ส่วนบนและส่วนล่าง)
- ปฏิกิริยาสะท้อนกลับเวสทิบูโล-ออคิวลาร์ (VOR)
- ปฏิกิริยาสะท้อนกลับเวสทิบูโล-สไปนัล
- การจัดเรียงท่อคู่แบบผลัก-ดึง
Mechanisms
ท่อกึ่งวงกลมแต่ละท่อมีท่อที่เต็มไปด้วยของเหลว ซึ่งเอนโดลิมฟ์จะเคลื่อนที่ช้ากว่าการหมุนของศีรษะ ทำให้คิวพูลาและเซลล์ขนของคริสตา แอมพูลลาริสเบนไปมาเพื่อส่งสัญญาณความเร่งเชิงมุม อวัยวะโอโทลิธมีโอโทโคเนีย (otoconia) ที่เป็นแคลเซียมคาร์บอเนตอยู่บนมาคูลาที่เป็นเจลาติน ดังนั้นแรงโน้มถ่วงและความเร่งเชิงเส้นจะทำให้กลุ่มเซลล์ขนเฉือนกันเพื่อเข้ารหัสการเอียงและการเคลื่อนที่ของศีรษะ การเบนของเซลล์ขนเข้าหาคิโนซิเลียมจะเพิ่มการส่งสัญญาณขาเข้า และการเบนออกจากคิโนซิเลียมจะลดการส่งสัญญาณ และเนื่องจากเขาวงกตทำงานเป็นคู่แบบผลัก-ดึง สมองจึงอ่านความแตกต่างระหว่างสองข้าง การทดสอบการกระตุ้นศีรษะด้วยวิดีโอใช้ประโยชน์จากสรีรวิทยานี้โดยการวัดปฏิกิริยาสะท้อนกลับเวสทิบูโล-ออคิวลาร์ที่มีความเร่งสูงของท่อแต่ละท่อ (Halmagyi et al., 2017)
Clinical relevance
ความเข้าใจกายวิภาคศาสตร์ส่วนปลายอธิบายว่าทำไมความผิดปกติและการทดสอบเฉพาะเจาะจงจึงมุ่งเป้าไปที่โครงสร้างที่เฉพาะเจาะจง เช่น ทำไมความผิดปกติที่เกี่ยวข้องกับตำแหน่งมักจะเกี่ยวข้องกับท่อกึ่งวงกลมเพียงท่อเดียว หรือทำไมการทดสอบการกระตุ้นศีรษะจึงตรวจสอบปฏิกิริยาสะท้อนกลับของท่อเดียว ข้อมูลนี้อธิบายโครงสร้างและหน้าที่เพื่อวัตถุประสงค์ทางการศึกษา และไม่ใช่แนวทางการวินิจฉัยหรือการรักษา
History
ความรู้เกี่ยวกับเขาวงกตได้พัฒนาขึ้นจากการศึกษาทางกายวิภาคศาสตร์ในศตวรรษที่ 19 และการแสดงให้เห็นว่าท่อกึ่งวงกลมรับรู้การหมุน ผ่านการศึกษาทางสรีรวิทยาไฟฟ้าของเซลล์ขนและเส้นประสาทเวสทิบูลาในศตวรรษที่ 20 ตำราประสาทสรีรวิทยาทางคลินิก เช่น ของ Baloh และ Honrubia ได้รวบรวมความเข้าใจนี้เพื่อใช้ในการประเมินความผิดปกติของการทรงตัว
Key figures
- Robert Baloh
- Ian Curthoys
- Michael Halmagyi
Related topics
Seminal works
- halmagyi-2017
- baloh-honrubia-2011
Frequently asked questions
- ท่อกึ่งวงกลมและอวัยวะโอโทลิธแต่ละส่วนตรวจจับอะไรบ้าง?
- ท่อกึ่งวงกลมทั้งสามท่อตรวจจับความเร่งเชิงมุม (การหมุน) ของศีรษะ ในขณะที่อวัยวะโอโทลิธ ได้แก่ ยูทริเคิลและแซคคูล ตรวจจับความเร่งเชิงเส้นและการวางตัวของศีรษะสัมพันธ์กับแรงโน้มถ่วง
- ปฏิกิริยาสะท้อนกลับเวสทิบูโล-ออคิวลาร์คืออะไร?
- เป็นปฏิกิริยาสะท้อนกลับที่ทำให้ดวงตาเคลื่อนที่ตรงข้ามกับการเคลื่อนไหวของศีรษะเพื่อรักษาการมองเห็นให้คงที่บนเป้าหมาย โดยถูกกระตุ้นโดยตรงจากสัญญาณการทรงตัวและเป็นพื้นฐานของการทดสอบทางคลินิกหลายอย่างเกี่ยวกับการทำงานของระบบการทรงตัว