Hệ thống tiền đình và Sinh lý học Cân bằng

Hệ thống tiền đình là một phần của tai trong có chức năng cảm nhận chuyển động và định hướng của đầu. Ba ống bán khuyên phát hiện gia tốc góc (xoay), trong khi hai cơ quan tiền đình, túi bầu dục (utricle) và túi nang (saccule), phát hiện gia tốc tuyến tính và lực hút của trọng trường. Tín hiệu từ các cơ quan này điều khiển các phản xạ giúp ổn định tầm nhìn và tư thế, đồng thời kết hợp với thị giác và cảm thụ bản thể để duy trì thăng bằng và định hướng không gian.

Definition

Hệ thống tiền đình là bộ máy cảm giác của tai trong, bao gồm các ống bán khuyên và các cơ quan tiền đình, có chức năng phát hiện gia tốc góc và gia tốc tuyến tính của đầu, đồng thời góp phần vào việc ổn định tầm nhìn, tư thế và định hướng không gian.

Scope

Chủ đề này bao gồm giải phẫu mê cung tiền đình, sự chuyển đổi chuyển động đầu bởi các tế bào lông, và các phản xạ tiền đình chính giúp ổn định mắt và cơ thể. Đây là một tài liệu tham khảo về chức năng tiền đình bình thường và không đề cập đến việc đánh giá hoặc điều trị các rối loạn thăng bằng.

Core questions

• Các ống bán khuyên phát hiện chuyển động xoay của đầu như thế nào?
• Các cơ quan tiền đình phát hiện gia tốc tuyến tính và trọng lực như thế nào?
• Chuyển động của đầu được chuyển đổi bởi các tế bào lông tiền đình như thế nào?
• Các phản xạ tiền đình ổn định tầm nhìn và tư thế như thế nào?

Key concepts

• Ống bán khuyên (gia tốc góc)
• Túi bầu dục và túi nang (cơ quan tiền đình, gia tốc tuyến tính)
• Vòm nhầy (cupula) và mào bóng tiền đình (crista ampullaris)
• Hạt sỏi tai (otoconia) và màng sỏi tai (otolithic membrane)
• Tế bào lông tiền đình và sự phóng điện nghỉ
• Phản xạ tiền đình-mắt (VOR)
• Phản xạ tiền đình-tủy sống
• Tích hợp đa giác quan trung ương của thăng bằng

Mechanisms

Mỗi ống bán khuyên chứa một vòm nhầy (cupula) gelatinous trải rộng trong bóng tiền đình (ampulla); khi đầu xoay, nội dịch (endolymph) bị trễ lại và làm lệch vòm nhầy, uốn cong các bó lông của mào tiền đình (crista) và điều chỉnh sự phóng điện của các sợi thần kinh tiền đình hướng tâm. Ba ống bán khuyên được định hướng gần như vuông góc với nhau, do đó chúng cùng nhau báo hiệu sự xoay quanh bất kỳ trục nào. Trong các cơ quan tiền đình, các hạt sỏi tai (otoconia) canxi-cacbonat dày đặc đè lên một màng gelatinous bao phủ các tế bào lông, do đó gia tốc tuyến tính và độ nghiêng của đầu làm trượt màng và làm lệch các bó lông. Các tế bào lông tiền đình duy trì một sự phóng điện nghỉ có tính chất trương lực, tăng hoặc giảm theo độ lệch của bó lông, mã hóa hướng. Các tín hiệu này điều khiển phản xạ tiền đình-mắt (vestibulo-ocular reflex), làm xoay mắt ngược chiều với chuyển động của đầu để ổn định tầm nhìn, và các đường dẫn truyền tiền đình-tủy sống (vestibulospinal pathways) điều chỉnh tư thế; não bộ kết hợp chúng với thông tin thị giác và cảm thụ bản thể để duy trì thăng bằng.

Clinical relevance

Chức năng tiền đình là nền tảng của sự thăng bằng và ổn định tầm nhìn, và sự bất đối xứng hoặc mất tín hiệu tiền đình gây ra chóng mặt, mất thăng bằng và mất ổn định tầm nhìn. Mục này mô tả sinh lý tiền đình bình thường như tài liệu tham khảo và không phải là cơ sở để chẩn đoán hoặc quản lý các rối loạn tiền đình.

History

Chức năng của các ống bán khuyên như các cảm biến gia tốc góc đã được thiết lập vào thế kỷ XIX và đầu thế kỷ XX, và các cơ quan tiền đình được xác định là các cảm biến trọng lực và gia tốc tuyến tính. Các ghi nhận đơn vị vào giữa thế kỷ XX, đặc biệt là các nghiên cứu của Goldberg và Fernández về các sợi thần kinh hướng tâm của ống bán khuyên, đã định lượng cách các sợi thần kinh tiền đình mã hóa chuyển động của đầu và tiết lộ các loại sợi hướng tâm đều đặn và không đều đặn.

Key figures

• Jay M. Goldberg
• César Fernández

Seminal works

• goldberg-fernandez-1971

Frequently asked questions

Sự khác biệt giữa các ống bán khuyên và các cơ quan tiền đình là gì?

Các ống bán khuyên cảm nhận gia tốc góc (sự xoay của đầu), trong khi các cơ quan tiền đình, túi bầu dục và túi nang, cảm nhận gia tốc tuyến tính và hướng của trọng lực.

Hệ thống tiền đình giữ cho tầm nhìn ổn định như thế nào khi đầu di chuyển?

Thông qua phản xạ tiền đình-mắt, sử dụng các tín hiệu về sự xoay của đầu để điều khiển mắt di chuyển theo hướng ngược lại, giữ cho hình ảnh thế giới ổn định trên võng mạc.