Vestibularis rendszer - Vestibular system

A vestibularis/egyensúlyi rendszer idegi útvonala

A vesztibuláris rendszer , a gerincesek , egy szenzoros rendszer , amely a vezető hozzájárulását a egyensúlyérzéket és térbeli tájékozódás céljából a koordináló mozgás egyensúly. Együtt a cochleában , egy része a hallási rendszer , ez képezi a labirintusban a belső fül a legtöbb emlős.

Mivel a mozgások forgásokból és fordításokból állnak, a vestibularis rendszer két összetevőből áll: a félköríves csatornákból , amelyek a forgó mozgásokat jelzik ; és az otolitok , amelyek lineáris gyorsulásokat jeleznek . A vestibularis rendszer elsősorban a szemmozgást szabályozó idegi struktúrákba küld jeleket ; ezek adják a vestibulo-okuláris reflex anatómiai alapját , amely a tiszta látáshoz szükséges. Szintén jeleket küld az izomzatba, amely az állatot függőlegesen tartja és általában ellenőrző testtartásban van ; ezek biztosítják azokat az anatómiai eszközöket, amelyek szükségesek ahhoz, hogy az állat meg tudja tartani a kívánt pozícióját a térben.

Az agy a fej vestibularis rendszeréből és az egész test propriocepciójából származó információkat használja fel, hogy az emlős pillanatról pillanatra megértse testének dinamikáját és kinematikáját (beleértve pozícióját és gyorsulását). Nem ismert, hogy ez a két észlelő forrás hogyan integrálódik a szenzorium mögöttes szerkezetének biztosítására .

Félkör alakú csatornarendszer

Cochlea és vestibularis rendszer

A félköríves csatornarendszer forgó mozgásokat észlel. A félköríves csatornák a fő eszközei ennek az észlelésnek.

Szerkezet

Fő cikk: Félkör alakú csatorna

Mivel a világ háromdimenziós, a vestibularis rendszer három félköríves csatornát tartalmaz minden labirintusban . Ezek megközelítőleg merőlegesek (derékszögben) egymással, és a vízszintes (vagy oldalsó ), az elülső félköríves csatorna (vagy felső ) és a hátsó (vagy alsó ) félköríves csatorna. Az elülső és a hátsó csatornákat együttesen függőleges félköríves csatornáknak nevezhetjük .

  • A folyadék mozgása a vízszintes félköríves csatornán belül a fej függőleges tengely (azaz a nyak) körüli elforgatásának felel meg, mint egy piruettnél .
  • Az elülső és a hátsó félköríves csatornák észlelik a fej forgását a sagittalis síkban (mint bólogatáskor), és az elülső síkban , mint a szekérkerék . Mind az elülső, mind a hátsó csatorna megközelítőleg 45 ° -os irányban helyezkedik el a frontális és a sagittalis síkok között.

A folyadék mozgása a kupola nevű szerkezetet nyomja, amely szőrsejteket tartalmaz, amelyek a mechanikai mozgást elektromos jelekké alakítják át.

Push-pull rendszerek

A félköríves csatornák push-pull rendszere, a vízszintes fejmozgáshoz jobbra.

A csatornák úgy vannak elrendezve, hogy a bal oldali csatornák jobb oldalán szinte párhuzamosak. E három pár mindegyike push-pull módon működik: amikor az egyik csatornát stimulálják, a másik oldalán lévő megfelelő partner gátolt, és fordítva.

Ez push-pull rendszer lehetővé teszi, hogy érzékelje az összes forgásirányban: míg a jobb oldali vízszintes csatorna lesz stimulált alatt fej forgatás jobbra (2. ábra), a bal oldali vízszintes csatorna lesz stimulált (és így túlnyomórészt jelek) a vezetője forgatások a bal.

A függőleges csatornák keresztezetten kapcsolódnak egymáshoz, azaz az elülső csatorna számára ingerlő stimulációk az ellenoldali hátsó oldalon is gátlóak, és fordítva.

Vestibulo-okuláris reflex (VOR)

Fő cikk: Vestibulo-okuláris reflex
A vestibulo-okuláris reflex. A fej forgatását észlelik, ami az egyik oldalon gátló jelet vált ki az extraokuláris izmokba, a másik oldalon pedig izgató jelzést. Az eredmény a szem kompenzáló mozgása.

A vestibulo-okuláris reflex ( VOR ) olyan reflex szemmozgás, amely stabilizálja a képeket a retinán a fejmozgás során azáltal, hogy szemmozgást végez a fejmozgással ellentétes irányban, így megőrzi a képet a látótér közepén. Például, amikor a fej jobbra mozog, a szemek balra mozognak, és fordítva. Mivel az enyhe fejmozgások állandóan jelen vannak, a VOR nagyon fontos a látás stabilizálásához: azoknak a betegeknek, akiknek károsodott a VOR -ja, nehezen lehet olvasni, mert nem tudják stabilizálni a szemet a kis fejremegések során. A VOR reflex nem függ a vizuális beviteltől, és teljes sötétségben vagy csukott szem esetén is működik.

Ez a reflex a fent leírt push-pull elvvel kombinálva képezi a Rapid head impulzus teszt vagy a Halmagyi-Curthoys-teszt fiziológiai alapját , amelyben a fej gyorsan és erőteljesen oldalra mozdul, miközben figyeli, hogy a szemek továbbra is belenéznek- e ugyanazt az irányt.

Mechanika

A félköríves csatornák mechanikája csillapított oszcillátorral írható le. Ha a kupak elhajlását a , és a fejsebességet a -val jelöljük , akkor a kupakhajlás kb.

α arányossági tényező, és s a gyakoriságnak felel meg. Az embereknél a T 1 és T 2 időállandó körülbelül 3 ms, illetve 5 s. Ennek eredményeként a tipikus fejmozgásoknál, amelyek a 0,1 Hz és 10 Hz frekvenciatartományt lefedik, a kupola elhajlása megközelítőleg arányos a fej sebességével. Ez nagyon hasznos, mivel a szemek sebességének ellentétesnek kell lennie a fej sebességével a tiszta látás fenntartása érdekében.

Központi feldolgozás

A vesztibuláris rendszer jelei a kisagyba (ahol a VOR hatékonyságának fenntartására használják, ezt a feladatot általában tanulásnak vagy adaptációnak nevezik ) és a kéreg különböző területeire is kivetülnek. A kéreg vetületei különböző területeken vannak elosztva, és következményeik jelenleg nem tisztázottak.

Vetítési utak

Az agytörzs mindkét oldalán található vesztibuláris magok jeleket cserélnek a mozgás és a testhelyzet tekintetében. Ezeket a jeleket a következő vetítési útvonalakon továbbítják.

  • A kisagyhoz . A kisagyba küldött jeleket a fej, a szem és a testtartás izommozgásaiként továbbítják.
  • A III , IV és VI koponyaidegek magjaihoz . Az idegekre küldött jelek vestibulo-okuláris reflexet okoznak. Lehetővé teszik, hogy a szemek rögzítsenek egy mozgó tárgyat, miközben fókuszban maradnak.
  • A retikuláris képződményhez . A retikuláris formációba küldött jelek jelzik, hogy a test milyen új testtartást vett fel, és hogyan állíthatja be a keringést és a légzést a testhelyzet miatt.
  • A gerincvelőhöz . A gerincvelőbe küldött jelek lehetővé teszik a gyors reflexreakciókat mind a végtagokra, mind a törzsre, hogy visszanyerjék az egyensúlyt.
  • A thalamushoz . A thalamusra küldött jelek lehetővé teszik a fej és a test motorjának vezérlését, valamint tudatában vannak a testhelyzetnek.

Otolitikus szervek

Míg a félköríves csatornák reagálnak a forgásokra, az otolitikus szervek lineáris gyorsulásokat érzékelnek. Az emberek mindkét oldalán két otolitikus szerv található, az egyik az utricle , a másik a saccule . Utricle tartalmaz egy folt a szőrsejtek és támogató sejtek úgynevezett makula . Hasonlóképpen, a tasak szőrszálakat és egy makulát tartalmaz . A makula minden szőrsejtje negyven -hetven sztereocília és egy igazi csilló, amelyet kinociliumnak neveznek . Ezen csillók hegyei egy otolitikus membránba vannak ágyazva. Ezt a membránt otokóniának nevezett fehérje-kalcium-karbonát granulátumokkal súlyozzák. Ezek az otokóniák növelik a membrán súlyát és tehetetlenségét, valamint fokozzák a gravitációs és mozgási érzést. Ha a fej fel van állítva, az otolitikus membrán közvetlenül a szőrsejteken fekszik, és a stimuláció minimális. A fej megdöntésekor azonban az otolitikus membrán megereszkedik és meghajlítja a sztereocíliát, stimulálva a szőrsejteket. A fej bármely iránya stimulációt okoz a két fül uticillusában és zsákjában. Az agy úgy értelmezi a fej tájolását, hogy összehasonlítja ezeket a bemeneteket egymással és a szem és a nyaki nyújtó receptorok más bemenetével, ezáltal érzékeli, hogy a fej megdőlt vagy az egész test felborul. Lényegében ezek az otolitikus szervek érzékelik, hogy milyen gyorsan gyorsul előre vagy hátra, balra vagy jobbra, vagy felfelé vagy lefelé. A utricularis jelek nagy része szemmozgásokat vált ki, míg a sacccularis jelek többsége olyan izmokra vetül ki, amelyek irányítják a testtartásunkat.

Míg a félköríves csatornákból származó forgási jelek értelmezése egyszerű, az otolitjelek értelmezése nehezebb: mivel a gravitáció egyenlő egyenes lineáris gyorsulással, valahogy meg kell különböztetni a lineáris mozgások okozta otolit jeleket a gravitáció. Az emberek ezt elég jól meg tudják csinálni, de az elválasztás hátterében álló idegi mechanizmusok még nem teljesen tisztázottak. Az emberek érzékelik a fej döntését és a lineáris gyorsulást még sötét környezetben is, mivel a szőrszálak két csoportja a striola két oldalán helyezkedik el . A szemközti oldalak szőrsejtjei tükörszimmetriával mozognak, így az egyik oldal mozgatásakor a másik gátolt. A fej döntése által okozott ellentétes hatások a szőrsejtek kötegeiből származó különböző érzékszervi bemeneteket eredményeznek, amelyek lehetővé teszik az emberek számára, hogy megmondják, milyen irányba dől a fej, az érzékszervi információkat az agyba küldik, amelyek megfelelő korrekciós intézkedésekkel reagálhatnak az ideg- és idegrendszerre. izomrendszerek, amelyek biztosítják az egyensúly és a tudatosság fenntartását.

Tapasztalat a vestibularis rendszerből

A vestibularis rendszer tapasztalatait egyensúlyi felfogásnak nevezik . Elsősorban az egyensúlyérzékre és a térbeli tájékozódásra használják . Amikor a vestibularis rendszert más bemenetek nélkül stimulálják, az ember önmozgást érez. Például egy teljes sötétségben és egy széken ülő személy úgy fogja érezni, hogy balra fordult, ha a széket balra fordította. A liftben tartózkodó személy , aki lényegében állandó vizuális bemenettel rendelkezik, úgy fogja érezni, hogy ereszkedik, amint a lift ereszkedni kezd. Számos közvetlen és közvetett vesztibuláris inger létezik, amelyek miatt az emberek úgy érezhetik, hogy mozognak, amikor nincsenek, nem mozognak, amikor vannak, megdőlnek, amikor nincsenek, vagy nem dőlnek meg, amikor vannak. Bár a vestibularis rendszer egy nagyon gyors érzék, amelyet reflexek, köztük a helyesbítő reflexek előállítására használnak , az észlelési és a testtartási stabilitás fenntartása érdekében, a többi látás-, érintés- és hallásérzékhez képest a vestibularis bemenet késve észlelhető.

További információ: Szenzoros illúziók a repülésben

Patológiák

A vesztibuláris rendszer betegségei különböző formákat ölthetnek, és általában szédülést , instabilitást vagy egyensúlyvesztést váltanak ki , gyakran hányingerrel együtt. Az emberek leggyakoribb vestibularis betegségei a vestibularis neuritis , a labyrinthitis , a Ménière -betegség és a BPPV . Ezenkívül a vestibularis rendszer működését befolyásolhatják a vestibulocochleáris idegen lévő daganatok, az agytörzsi infarktus vagy a vestibularis jelek feldolgozásával kapcsolatos agykérgi régiók, valamint a kisagyi sorvadás.

Amikor a vestibularis rendszer és a vizuális rendszer nem megfelelő eredményeket hoz, gyakran előfordul hányinger. Ha a vestibularis rendszer mozgást jelez, de a vizuális rendszer nem jelez mozgást, a mozgászavarokat gyakran mozgásbetegségnek (vagy tengeri betegségnek, autóbetegségnek, szimulációs betegségnek vagy légbetegségnek) nevezik. Ellenkező esetben, például amikor egy személy nulla gravitációs környezetben van, vagy egy virtuális valóságos ülés alatt, a dezorientált érzést gyakran űrbetegségnek vagy űradaptációs szindrómának nevezik . Ezen „betegségek” bármelyike ​​rendszerint megszűnik, amint a két rendszer közötti egyezés helyreáll.

Az alkohol rövid időn keresztül változásokat is okozhat a vesztibuláris rendszerben, és szédülést és esetleg nystagmust okozhat a vér viszkozitásának és az endolimfának az alkoholfogyasztás során bekövetkező változása miatt. Ennek kifejezése a pozicionális alkohol -nystagmus (PAN):

  • PAN I - Az alkohol koncentrációja magasabb a vérben, mint a vesztibuláris rendszerben, ezért az endolimfa viszonylag sűrű.
  • PAN II - Az alkohol koncentrációja alacsonyabb a vérben, mint a vestibularis rendszerben, ezért az endolimfa viszonylag híg.

A PAN I szubjektív szédülést okoz egy irányban, és általában röviddel az alkohol elfogyasztása után jelentkezik, amikor a véralkoholszint a legmagasabb. A PAN II végül szubjektív szédülést okoz az ellenkező irányba. Ez néhány órával a lenyelés után és a vér alkoholszintjének relatív csökkenése után következik be.

A jóindulatú paroxizmális helyzeti szédülés (BPPV) olyan állapot, amely a szédülés akut tüneteit eredményezi. Valószínűleg akkor fordul elő, ha az otolitokról letört darabok becsúsztak az egyik félkör alakú csatornába. A legtöbb esetben a hátsó csatorna érintett. Bizonyos fejpozíciókban ezek a részecskék eltolódnak, és folyadékhullámot hoznak létre, amely kiszorítja az érintett csatorna kupakját, ami szédüléshez, szédüléshez és nystagmushoz vezet.

A BPPV -hez hasonló állapot előfordulhat kutyáknál és más emlősöknél is, de a vertigo kifejezés nem alkalmazható, mert szubjektív észlelésre utal. A terminológia nincs szabványosítva erre az állapotra.

A kutyák és macskák gyakori vestibularis patológiáját köznyelven "öreg kutya vesztibuláris betegségnek" vagy formálisan idiopátiás perifériás vesztibuláris betegségnek nevezik, amely hirtelen egyensúlyvesztést, keringést, fejbillentést és egyéb jeleket okoz. Ez az állapot nagyon ritka fiatal kutyáknál, de meglehetősen gyakori az idős állatoknál, és bármilyen korú macskát érinthet.

Azt is megállapították, hogy a vesztibuláris diszfunkció összefüggésben áll a kognitív és érzelmi rendellenességekkel, beleértve a deperszonalizációt és a derealizációt .

Más gerincesek

Bár az embereknek és a legtöbb más gerincesnek három félköríves csatornája van a vestibularis rendszerükben, a Lampreys és a Hagfish gerincesek, amelyek eltérnek ettől a tendenciától. A mécsesek vestibularis rendszerei két félköríves csatornát tartalmaznak, míg a hagfish halak egy csatornát tartalmaznak. A nádas két csatornája fejlettségileg hasonlít az emberek elülső és hátsó csatornáihoz. A hagfish -ban talált egyetlen csatorna másodlagosan származik.

Ezenkívül a mécsesek és a hagfisek vestibularis rendszerei különböznek a más gerincesekben találhatóktól, mivel a mécsesek és a hagfül otolitikus szervei nincsenek szegmentálva, mint az emberben található utricle és saccula, hanem egy folytonos szerkezetet alkotnak, amelyet macula communis -nak neveznek.

Egyéb Vestibularis rendszerek

A madaraknak van egy második vestibularis szerve a hátsó részen, a lumbosacralis csatornák. A viselkedési bizonyítékok azt sugallják, hogy ez a rendszer felelős a test stabilizálásáért járás és állás közben . A második rendszer jelenléte megmagyarázza, hogy hány madár képes egy lábon aludni, miközben fejét szárny alá teszi.

Gerinctelenek

A gerinctelenekben sokféle vesztibuláris szerv található. Jól ismert példa a legyek (Diptera) halterei, amelyek módosított hátsó szárnyak.

Lásd még

Hivatkozások

További irodalom

Külső linkek