Вестибулярный анализатор или орган равновесия обеспечивает ощущение положения и перемещения человеческого тела или его частей в пространстве, а также обусловливает ориентацию и поддержание позы при всех возможных видах деятельности человека. Периферический (рецепторный) отдел вестибулярного анализатора расположен, как и внутреннее ухо, в лабиринтах пирамиды височной кости. Лежит он в так называемом вестибулярном аппарате и состоит из преддверия (отолитового органа) и трех полукружных каналов, расположенных втроем взаимно перпендикулярных плоскостях: горизонтальной, фронтальной (слева направо), и сагиттальной (переднее-задний). Преддверие или переддверя состоит, как указывалось, из двух перепончатых мешочков: круглого, расположенного ближе к завитка внутреннего уха и овального (пестики), расположенного ближе к полукружных каналов. Перепончатые части полукружных каналов соединены пятью отверстиями с пестиком преддверия. Начальный конец каждого полукружного канала имеет расширение, называемое ампулой. Все перепончатые части вестибулярного анализатора заполнены эндолимфой. Вокруг перепончатого лабиринта, (между ним и его костным футляром) находится перилимфа, которая переходит также в перилимфе внутреннего уха. На внутренней поверхности мешочков имеются небольшие возвышения (пятна) где именно и расположены рецепторы равновесия, или отолитового аппарата, который размещен полувертикальном в овальном мешочке и горизонтально в круглом мешочке. В отолитовом аппарате находятся рецепторные волосковые клетки (механорецепторы), имеющих на своей вершине волоски (реснички) двух типов; много тонких и коротких стереоцилиив и один более толстый и длинный волосок, произрастающего на периферии и называется киноцилий. Рецепторные волосковые клетки пятен на поверхности мешочков преддверия собраны в группы, называемые макулы. Киноцилии всех волосковых клеток погружены в студенистую массу расположенной над ними так называемой отолитовой мембраны, содержащей многочисленные кристаллы фосфата и карбоната кальция, называемые отолиты (в дословном переводе — ушные камни). Конце стереоцилиив волосковых клеток макулы свободно подпирают и удерживают на себе отолитовой мембрану.
Благодаря отолитам (твердым включением), плотность отолитовой мембраны выше плотность среды, что его окружает. Под действием силы тяжести гравитации или ускорения, отолитовой мембрана смещается относительно рецепторных клеток, волоски (киноцилии) этих клеток сгибаются и у них возникает возбуждение. Таким образом, отолитового аппарат каждый миг контролирует расположение тела относительно силы тяжести; определяет, в каком положении в пространстве (в горизонтальном или в вертикальном) находится тело, а также реагирует на прямолинейные ускорения при вертикальных и горизонтальных движениях тела. Порог чувствительности отолитового аппарата до прямолинейных ускорений равняется 2-20 см / сек., А порог распознавания наклона головы в сторону составляет 1 °; вперед и назад — около 2 °. При сопутствующих раздражениях (при воздействии вибрации, колебания, тряски) чувствительность вестибулярного анализатора снижается (например, вибрации транспорта могут повышать порог распознавания наклона головы вперед и назад до 5 °, а в сторону-до 10 °).
Второй частью вестибулярного аппарата есть три полукружных канала, каждый с диаметром около 2 мм. На внутренней поверхности ампул полукружных каналов расположены гребешки, на вершине которых волосковые клетки сгруппированы в кристы, над которыми расположена студенистая масса с отолиты, что здесь называется листовидной мембраной или купулою. Киноцилии волосковых клеток крист, так как это было описано и для отолитового аппарата мешочков преддверия, погруженные в купулу и возбуждаются от движений эндолимфы, возникающие при перемещениях тела в пространстве. При этом наблюдается движение волосков — стереоцилиив в сторону киноцилиив. Возникает рецепторный потенциал действия волосковых клеток, выделяется медиатор ацетилхолин, который и стимулирует синаптические окончания вестибулярного нерва. Если смещение стереоцилиив направлено в противоположную от киноцилий сторону, то активность вестибулярного нерва наоборот снижается. Дня волосковых клеток полукружных каналов адекватным раздражителем является ускорение или замедление вращения в определенных плоскостях. Дело в том, что эндолимфа полукружных каналов имеет такую же плотность, как и купула ампул и тому прямолинейные ускорения не влияют на положение волосков волосковых клеток и купулы. При вращении головы или тела возникают угловые ускорения и тогда купула начинает двигаться, возбуждая рецепторные клетки. Порог распознавания вращения для рецепторов полукружных каналов составляет примерно 2-3 ° / сек.
К рецепторов вестибулярного аппарата подходят периферийные волокна биполярных нейронов вестибулярного ганглия, ию расположен во внутреннем ухе (первые нейроны). Аксоны этих нейронов сплетаются вместе с нервными волокнами от рецепторов внутреннего уха и образуют единый вестибуло-кохлеарний или присинковой-улитковый нерв (VIII пара черепно-мозговых нервов). Импульсы возбуждения о положении тела в пространстве этим нервом поступают в продолговатого мозга (второй нейрон), в частности в вестибулярный центр, куда также приходят нервные импульсы от рецепторов мышц и суставов. Третий нейрон расположен в ядрах зрительных бугорков среднего мозга, которые в свою очередь соединены нервными путями с мозжечком (отделом мозга, обеспечивающей координацию движений), а также с подкорковыми образованиями и корой головного мозга (центрами движения, письма, речи, глотания и т.д.). Центральный отдел вестибулярного анализатора локализуется в височной доле головного мозга.
При возбуждении вестибулярного анализатора возникают соматические реакции (на основе вестибуло-спинальных нервных связей), способствующих перераспределению тонуса мышц и постоянном поддержании равновесия тела в пространстве. Рефлексы, обеспечивающие равновесие тела делятся на статические (вне стояния, сидения и др.). И статокинетического. Примером статокинетического рефлекса может быть вестибулярный нистагм глаз. Нистагм возникает в условиях быстрого перемещения тела или его вращения и состоит в том, что глаза сначала медленно движутся в сторону, противоположную направлению перемещения или вращения, а затем быстрым движением в обратном направлении перескакивают на новую точку фиксации зрения. Реакции такого типа обеспечивают возможность обозрения пространства в условиях движения тела.
Благодаря связям вестибулярных ядер с мозжечком обеспечиваются все подвижные реакции и реакции по координации движений, в том числе при выполнении трудовых операций или спортивных упражнений. Поддержании равновесия также способствуют зрение и мышечно-суставная рецепция.
Связь вестибулярных ядер с вегетативной нервной системой обусловливает вестибуло-вегетативные реакции сердечно-сосудистой системы, желудочно-кишечного тракта и других органов. Такие реакции могут проявляться в изменениях сердечного ритма, тонуса сосудов, артериального давления, возможны тошнота и рвота (например, как это бывает при длительном и сильном воздействии специфических раздражителей движения транспорта на вестибулярный аппарат, что приводит к укачивания).
Формирования вестибулярного аппарата у детей заканчивается раньше других анализаторов. У новорожденного ребенка этот орган функционирует почти так же, как и у взрослого человека. Тренировки двигательных качеств у детей с самого раннего детства способствует оптимизации развития вестибулярного анализатора и, как результат, разнообразит их двигательные возможности, вплоть до феноменальных (например, упражнения цирковых акробатов, гимнастов и др.)..
