Sens równowagi

Labirynt ucha wewnętrznego składa się oprócz ślimaka z dwóch małych worków - okrągłego (sacculus) i owalnego (utriculus) - oraz trzech kanałów półkolistych. Struktury te są wypełnione endolimfą i otoczone ze wszystkich stron perilimfą. Ich zniszczenie powoduje znaczną utratę równowagi; gołąb, któremu usunięto te narządy, nie jest w stanie latać.

Z biegiem czasu może jednak na nowo nauczyć się utrzymywać równowagę za pomocą bodźców wzrokowych. U człowieka, oprócz tych narządów ucha wewnętrznego, równowaga zależy od wzroku, pobudzenia proprioceptywnego oraz pobudzenia pochodzącego z komórek znajdujących się w podeszwach stóp i wrażliwych na nacisk. W przypadku niektórych typów głuchoty narządy równowagi w uchu wewnętrznym oraz ślimak nie działają, ale zmysł równowagi pozostaje nienaruszony.

Sacculus i utriculus to małe puste woreczki wyłożone wrażliwymi komórkami z włoskami i zawierające małe kamyczki do uszu, otolity, składające się z węglanu wapnia. W normalnych warunkach grawitacja powoduje, że otolity wywierają nacisk na określone komórki rzęsate, które następnie wysyłają impulsy do mózgu wzdłuż włókien nerwów czuciowych wychodzących z podstaw tych komórek. Kiedy głowa jest przechylona, ​​otolity wywierają nacisk na inne komórki i podrażniają je.

Wiele bezkręgowców, takich jak raki i homary, również ma podobne narządy. Działanie tych komórek u raków zostało wykazane w genialnym eksperymencie; polegało to na tym, że w czasie linienia, gdy rak zrzuca swoją starą osłonę i wyrasta nowa, obszerniejsza otoczka, wykształcają się także nowe narządy równowagi, a nowotwór wprowadza do nich ziarenka piasku, które pobiera z otoczenia. Dostarczając liniejące raki opiłkami żelaza, eksperymentatorzy zmusili je do reakcji na magnes.

Kiedy bezpośrednio nad zwierzęciem umieszczono magnes, który przyciągał opiłki żelaza, powodując ich nacisk na górne komórki narządu równowagi, rak pomylił „górę” z „dół”, przewrócił się i uniósł brzuchem do góry. W labiryntach usznych znajdują się trzy kanały półkoliste, z których każdy jest rurką zakrzywioną w półkolu, połączoną na obu końcach z owalnym workiem. Kanały są ułożone w taki sposób, że każdy z nich leży w płaszczyźnie prostopadłej do płaszczyzn dwóch pozostałych kanałów.

Kiedy jeden z końców każdego kanału wpływa do worka owalnego, pojawia się małe przedłużenie w kształcie cebulki (brodawka), zawierające grupę komórek rzęsatych, które są podobne do tych samych komórek worka owalnego i okrągłego, ale brakuje im otolitów. Komórki te są pobudzane przez ruchy płynu (endolimfy) wypełniającego kanały. Kiedy głowa się obraca, ruch płynu w kanałach pozostaje w tyle za tym ruchem, tak że w rzeczywistości komórki rzęsate poruszają się względem płynu i odbierają bodźce z jego przepływu.

Stymulacja ta powoduje nie tylko uczucie rotacji, ale także odruchowe ruchy oczu i głowy w kierunku przeciwnym do początkowej rotacji. Ponieważ trzy kanały półkoliste znajdują się w trzech różnych płaszczyznach, poruszanie głową w dowolnym kierunku spowoduje przemieszczanie się płynu w co najmniej jednym z tych kanałów. Wprowadzając ciepłą lub zimną wodę do przewodu słuchowego zewnętrznego, można wywołać prądy konwekcyjne w płynie kanałowym bez żadnego ruchu głowy. Występuje uczucie wirowania i zawrotów głowy.

Osoba jest przyzwyczajona do ruchów w płaszczyźnie poziomej, w pewien sposób drażniących kanały półkoliste, ale ruchy pionowe równoległe do długiej osi ciała są dla niego niezwykłe. Takie ruchy (takie jak wjeżdżanie lub zjeżdżanie windą, poruszanie się po morzu) w nietypowy sposób podrażniają kanały półkoliste i mogą powodować nudności i wymioty, podobnie jak w przypadku choroby morskiej. Jeśli dana osoba się położy, ruchy będą w różny sposób podrażniać kanały półkoliste, a nudności będą mniejsze.