Smysl pro rovnováhu

Labyrint vnitřního ucha se skládá kromě hlemýždě ze dvou malých váčků - kulatého (sacculus) a oválného (utriculus) - a tří půlkruhových kanálků. Tyto struktury jsou vyplněny endolymfou a ze všech stran obklopeny perilymfou. Jejich zničení způsobuje výraznou ztrátu smyslu pro rovnováhu; holub, kterému byly tyto orgány odstraněny, není schopen létat.

Postupem času se však může znovu naučit, jak udržovat rovnováhu pomocí vizuálních podnětů. U lidí, kromě těchto orgánů vnitřního ucha, rovnováha závisí na zraku, proprioceptivní stimulaci a stimulaci pocházející z buněk umístěných na ploskách nohou a citlivých na tlak. U některých typů hluchoty nefungují orgány rovnováhy ve vnitřním uchu, stejně jako hlemýžď, ale smysl pro rovnováhu zůstává nedotčen.

Sacculus a utriculus jsou malé duté váčky vystlané citlivými buňkami s chloupky a obsahující malé ušní kameny, otolity, sestávající z uhličitanu vápenatého. Za normálních podmínek gravitace způsobuje, že otolity vyvíjejí tlak na určité vlasové buňky, které pak vysílají impulsy do mozku podél senzorických nervových vláken vycházejících ze základů těchto buněk. Při naklonění hlavy otolity tlačí na další buňky a dráždí je.

Podobné orgány má i mnoho bezobratlých, jako jsou raci a humři. Působení těchto buněk u raků bylo prokázáno důmyslným experimentem; vycházel z toho, že při línání, kdy rak shodí svůj starý obal a vyroste mu nový, prostornější krunýř, vyvíjí i nové orgány rovnováhy a rak do nich vnáší zrnka písku, která si bere z okolí. Tím, že línající raky zásobovali železnými pilinami, experimentátoři je donutili reagovat na magnet.

Když byl magnet umístěn přímo nad zvíře a ten přitahoval železné piliny, které tlačily na horní buňky orgánu rovnováhy, rak si spletl „nahoru“ za „dole“, převrátil se a břichem se vznášel. V ušních labyrintech jsou tři polokruhové kanálky, z nichž každý je trubička zakřivená do půlkruhu, spojená na obou koncích s oválným váčkem. Kanály jsou uspořádány tak, že každý z nich leží v rovině kolmé k rovinám ostatních dvou kanálů.

Když jeden konec každého kanálu proudí do oválného vaku, existuje malá expanze ve tvaru cibule (ampula), obsahující skupinu vláskových buněk, které jsou podobné stejným buňkám oválných a kulatých váčků, ale postrádají otolity. Tyto buňky jsou vzrušeny pohyby tekutiny (endolymfy) vyplňující kanály. Když se hlava otáčí, pohyb tekutiny v kanálcích za tímto pohybem zaostává, takže ve skutečnosti se vláskové buňky pohybují vzhledem k tekutině a přijímají podněty z jejího toku.

Tato stimulace způsobuje nejen pocit rotace, ale také reflexní pohyby očí a hlavy ve směru opačném k původní rotaci. Protože tři půlkruhové kanálky jsou umístěny ve třech různých rovinách, pohyb hlavy v libovolném směru způsobí pohyb tekutiny alespoň v jednom z těchto kanálků. Zavedením teplé nebo studené vody do vnějšího zvukovodu mohou být v tekutině kanálu vyvolány konvekční proudy bez jakéhokoli pohybu hlavy. Dostavuje se pocit točení a závratě.

Člověk je zvyklý na pohyby v horizontální rovině, určitým způsobem dráždí půlkruhové kanály, ale vertikální pohyby rovnoběžné s dlouhou osou těla jsou pro něj neobvyklé. Takové pohyby (jako je jízda nahoru nebo dolů výtahem nebo pohyb po moři) dráždí půlkruhové kanály neobvyklým způsobem a mohou způsobit nevolnost a zvracení, jako je tomu u mořské nemoci. Pokud si člověk lehne, pohyby budou dráždit půlkruhové kanály jinak a nevolnost bude méně závažná.