Строение и функции вестибулярных механизмов

Вестибулярный анализатор

Понимание причин плохой координации станет ближе, если познакомиться поближе с чудом природы - вестибулярным анализатором. Этот орган равновесия обеспечивает ощущение положения и перемещения тела или его частей в пространстве (ускорение, замедление, вращение), восприятие действия на организм силы земного притяжения, определяет ориентацию и поддержание позы при всех видах деятельности человека.

Вестибулярный анализатор состоит из рецепторов, проводящих путей (чувствительных, или афферентных, и двигательных, или эфферентных), промежуточных центров и коркового отдела.

Периферический или рецепторный отдел вестибулярного анализатора называется вестибулярным аппаратом и является частью внутреннего уха, расположенного в пирамиде височной кости. Вестибулярный аппарат состоит из преддверия и трех полукружных каналов, расположенных в трёх взаимно перпендикулярных плоскостях: горизонтальной, фронтальной (слева направо) и переднезадней. То есть, в нашем ухе заложена система координат, которую мы со школы привыкли называть декартовой. С другой стороны преддверие связано с органом слуха – улиткой. Подробно о строении внутреннего уха и улитки можно посмотреть в статье «Строение слухового анализатора человека».

Слуховой и вестибулярный рецепторные аппараты имеют общее происхождение. В простейшем виде они представляют собой пузырёк, стенки которого выстланы эпителием. Такой пузырек имеют, например, медузы. Он наполнен жидкостью и содержит известковые камушки, статолит. При изменении положения тела статолит перекатывается и раздражает окончания чувствительных нервов, подходящих к стенке пузырька, в результате чего организм получает ощущение своего положения в пространстве.

В процессе эволюции строение этого органа значительно усложнилось, и он распался на два отдела, из которых один сохранил вестибулярную функцию, а другой приобрёл слуховую. Оба рецепторных аппарата возбуждаются механическими колебаниями: вестибулярный - воспринимает сотрясения, связанные с изменениями положения тела, а слуховой – колебания воздуха. Формирование вестибулярного аппарата, в отличие от органа слуха, у детей заканчивается раньше других анализаторов, и у новорожденного ребенка этот орган функционирует почти так же, как и у взрослого человека.

Строение и функции вестибулярного аппарата

Согласно современным представлениям, вестибулярный аппарат состоит из двух самостоятельных органов: более раннего отолитового аппарата, регистрирующего линейные ускорения, и более позднего аппарата полукружных каналов, регистрирующего угловые ускорения. Внутри костного футляра вестибулярного аппарата находится перепончатый той же формы. Пространство между ними заполнено жидкостью, перилимфой, переходящей в перилимфу улитки, а внутреннее пространство перепончатого лабиринта – другой жидкостью, эндолимфой.

Отолитовый аппарат находится в преддверии внутреннего уха. Здесь есть два перепончатых мешочка, на внутренней поверхности которых имеются небольшие возвышения, на которых и расположены рецепторы отолитового аппарата. Это рецепторные волосковые клетки, имеющие волоски двух типов: много тонких и коротких и по одному более толстому и длинному волоску, погруженному в студенистую массу расположенной над ними отолитовой мембраны. Мембрана содержит множество мелких кристаллов фосфата и карбоната кальция, называемых отолитами (ушными камнями).

Благодаря ушным камням, плотность отолитовой мембраны выше плотности окружающей среды. При изменении силы тяжести или линейном ускорении, отолитовая мембрана смещается относительно рецепторных клеток, волоски этих клеток сгибаются, и в них возникает возбуждение. Таким образом, отолитовый аппарат каждый миг контролирует положение головы относительно силы тяжести. Он определяет, в каком положении в пространстве (в горизонтальном или в вертикальном) находится тело, а также реагирует на линейные ускорения при вертикальных и горизонтальных движениях тела. Возможности древнего отолитового аппарата мы используем далеко не полностью. Это связано со сравнительно малой подвижностью современного человека. Слабая тренированность этого аппарата может привести к укачиванию.

За возникновение головокружений «отвечает» другая часть вестибулярного аппарата. Это три полукружных канала, каждый диаметром около 2 мм. Начальный конец полукружных каналов имеет расширения - ампулы. На внутренней поверхности ампул расположены гребешки, на вершине которых сгруппированы волосковые клетки, над которыми расположена студенистая масса. Волоски этих клеток погружены в студенистую массу и возбуждаются от движений эндолимфы, возникающих при вращении головы в пространстве. При этом возникает разность потенциалов, в результате которой выделяется регулятор, стимулирующий окончания волокон вестибулярного нерва.

Ортогональное расположение ампул полукружных каналов приводит к тому, что раздражителем является ускорение или замедление вращения в определенных плоскостях. Так как эндолимфа полукружных каналов имеет такую же плотность, что и студенистая масса ампул, прямолинейные ускорения не оказывают влияния на положение волосков. При вращении головы или тела в целом возникают угловые ускорения, и тогда студенистая масса начинает двигаться, возбуждая рецепторные клетки.

При поворотах реакция возникает в начале любого вращения, когда костные стенки полукружного канала, находящегося в этот момент в плоскости вращения, приходят в движение, а эндолимфа в первый момент отстает и отклоняет студенистую массу, расположенную в ампуле. Если в дальнейшем движение происходит равномерно, эндолимфа движется с той же скоростью, что и костные стенки, и раздражение прекращается. Это происходит вплоть до окончания вращения, когда костные стенки полукружных каналов останавливаются, а эндолимфа еще продолжает по инерции двигаться, снова раздражая рецепторные клетки.

Реакция имеет примерно такой же механизм и в преддверии. В начале прямолинейного движения ушные камни смещаются, а связанные с мембраной волоски как бы натягиваются. При торможении происходит движение отолитов и волосков в противоположную сторону.

Таким образом, механизм возникновения вестибулярной реакции заключается в том, что вестибулярный аппарат реагирует только на движение, происходящее с ускорением или замедлением, не реагируя, при этом, на равномерное движение.

Восприимчивость вестибулярного аппарата не является величиной постоянной. Длительное действие постоянного раздражителя снижает остроту реакции, то есть происходит процесс адаптации. На этом основаны возможности тренировки вестибулярного аппарата.

Вестибулярный аппарат не является единственным органом человека, ответственным за состояния равновесия. Он, как бы, координирует вестибулярные функции еще нескольких органов, участвующих в поддержании равновесия. Все эти системы должны работать слаженно. Кроме вестибулярного аппарата в поддержании правильного равновесия участвуют орган зрения и сигнализация с нервных окончаний, расположенных на периферии, прежде всего, с ног.

Главная роль в этой сложной системе принадлежит центрам головного мозга, куда поступает вся информация. Именно здесь воссоздается ощущение равновесия или его нарушения и реализуется ответная реакция человеческого тела. Нарушения в любом из этих звеньев дают симптомы головокружения, потери ориентации в пространстве или укачивания.

От рецепторов вестибулярного аппарата отходят нервные волокна, образующие единый преддверно-улитковый нерв. Импульсы возбуждения о положении тела в пространстве с этим нервом поступают в продолговатый мозг, в вестибулярный центр, куда также приходят нервные импульсы от рецепторов мышц и суставов, а также в ядра 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, речи, глотания и т.д.). Центральный отдел вестибулярного анализатора находится в височной доле головного мозга.

При возбуждении вестибулярного анализатора возникают реакции, способствующие перераспределению тонуса мышц для постоянного поддержания равновесия тела в пространстве. Благодаря связям вестибулярных ядер с мозжечком обеспечиваются все подвижные реакции и реакции по координации движений. А, благодаря связям с вегетативной нервной системой возникают вестибуловегетативные реакции сердечно-сосудистой системы, желудочно-кишечного тракта и других органов. Такие реакции могут проявляться в изменениях сердечного ритма, тонуса сосудов, артериального давления.