Часто вестибулярную систему называют просто органом равновесия, но это неполное определение. На самом деле это сложный механизм, который реагирует на любые перемещения нашего тела в пространстве, связанные с ускорением. Поскольку сила тяжести — это тоже постоянное ускорение, система постоянно отслеживает и его. Эта способность особенно важна для прямоходящего человека, хотя она есть и у животных, и даже у растений. Все живые организмы интуитивно понимают, где верх, а где низ. Например, растения определяют направление благодаря особым клеткам в корневом чехлике, где лейкопласты оседают под действием гравитации, указывая корню путь к центру Земли.
Как работает вестибулярный аппарат у человека
У человека механизм иной и основан на работе волосковых рецепторов, расположенных во внутреннем ухе. Эти рецепторы реагируют на малейшие механические изгибы. Внутреннее ухо надежно спрятано в плотной костной структуре височной кости, называемой пирамидкой.
Анатомически внутреннее ухо состоит из улитки (отвечающей за слух), двух вестибулярных мешочков и трех полукружных каналов. Все эти полости заполнены эндолимфой — жидкостью, необычно богатой ионами калия. В отличие от межклеточной среды, где обычно преобладает натрий, здесь высокая концентрация калия создает особые электрические условия. Именно вход положительно заряженных ионов калия в клетки волосковых рецепторов генерирует нервный импульс, который затем передается по преддверно-улитковому (восьмому черепному) нерву.
Механизм восприятия ускорения: отолиты и "желе"
Чтобы улавливать ускорение, в вестибулярных мешочках существует особая конструкция. Представьте тысячи тончайших волосков, встроенных в стенки мешочков. На них лежит желеобразная масса, чуть более плотная, чем окружающая эндолимфа. Ее плотность регулируется микроскопическими кристаллами — отолитами. Интересно, что они состоят из карбоната кальция, что нетипично для нашего организма (где основной минерал — фосфат кальция) и является своеобразным эволюционным наследием, возможно, от далеких предков, подобных моллюскам. Это не единственный "привет из прошлого": например, механизм движения глаз также имеет глубокие эволюционные корни, уходящие к рыбам.
Принцип работы прост: когда голова движется с ускорением, кость, жидкость (эндолимфа) и стенки мешочка смещаются, а более инертная желеобразная масса поначалу "отстает". Это создает давление на определенные пучки волосков, изгибает их и возбуждает рецепторы. Волоски расположены не хаотично, а упорядоченно, с разной длиной и ориентацией, что позволяет системе с невероятной точностью (до одного градуса!) определять малейшие наклоны головы. Таким образом, рецепторы мешочков в основном реагируют на линейные ускорения: движения вперед-назад, вверх-вниз и свободное падение.
Обратите внимание: Кроссфит: популярная круговая тренировка для мужчин и женщин.
Вращение и пространственная ориентация
Для восприятия угловых ускорений (поворотов и вращений) служат три полукружных канала. Они расположены взаимно перпендикулярно, что позволяет мозгу с высочайшей точностью определять положение и движение тела во всех трех плоскостях пространства.
Мгновенная реакция и подкорковое управление
Вестибулярная система в первую очередь "заточена" под двигательную активность и работает на уровне подсознания. Основными потребителями ее информации являются подкорковые структуры: спинной мозг и мозжечок. В отличие от зрения или слуха, на вестибулярные сигналы необходимо реагировать мгновенно — промедление при потере равновесия грозит падением. Поэтому информация от вестибулярных рецепторов быстро распространяется (процесс дивергенции) по разным нервным путям, чтобы максимально оперативно скорректировать позу и мышечный тонус.
Восьмой черепной нерв передает сигналы в область продолговатого мозга и моста, где расположены вестибулярные ядра. Оттуда информация расходится дальше. Первым "клиентом" является спинной мозг, с которым связаны врожденные рефлексы. Например, рефлекс установки головы (оптимальное положение для восприятия информации) или рефлекс экстренного разгибания конечностей при падении.
Роль мозжечка, среднего мозга и коры
Мозжечок, особенно его древние отделы (червь и ядра шатра), использует вестибулярные сигналы для обучения и оттачивания двигательных навыков, надстраивая сложные нейронные сети поверх базовых рефлексов.
Часть сигналов направляется в средний мозг для координации движений глаз (чтобы взгляд оставался стабильным при движении головы). Другая часть через таламус может достигать вестибулярной коры больших полушарий. Обычно таламус блокирует поток этой информации в сознание, но в определенных ситуациях (например, при выполнении точных произвольных движений, вроде пальценосовой пробы) кора может "запросить" доступ к этим данным.
Таламус выступает в роли мощного фильтра на входе в кору, регулируя поток сенсорной информации. Эта его функция создает сложности при необходимости переучиться, изменить укоренившийся двигательный стереотип (процесс реедукации). Однако живой организм обладает врожденным знанием "матрицы здоровья". Если удается "срезать" патологический стереотип, нервная система часто сама находит оптимальную, здоровую конфигурацию движений.
Больше интересных статей здесь: Здоровье.
Источник статьи: Вестибулярная система.
