Вестибулярный аппарат
Строение вестибулярного аппарата – органа, который обеспечивает ориентацию человека в пространстве, сохранение равновесия и координацию движений.
Вестибулярный аппарат является органом равновесия. Вместе со зрительной и двигательной рецепторными системами (рецептор – анатомическое образование, преобразующее воспринимаемое раздражение в нервные импульсы) он играет ведущую роль в ориентации человека в пространстве. Вестибулярный аппарат воспринимает информацию об ускорении или замедлении, возникающих при любом виде движений, а также при изменении положения головы в пространстве. Здесь же происходит анализ чувства земного тяготения, поэтому вестибулярный аппарат называют еще и органом гравитации. В условиях покоя рецепторы вестибулярного аппарата не возбуждаются. Раздражение рецепторов происходит при наклоне или движении головы. При этом возникают рефлекторные сокращения мышц, способствующие выпрямлению тела и сохранению равновесия.
Расположение и строение вестибулярного аппарата
Лабиринт
Вестибулярный аппарат находится внутри височной кости и тесно связан с органом слуха. В толще височной кости расположен сложно устроенный лабиринт, представляющий собой систему связанных между собой каналов и полостей. Различают костный лабиринт и помещающийся внутри него перепончатый лабиринт, имеющий соединительнотканную стенку и повторяющий в основных чертах форму костного лабиринта. Между костным и перепончатым лабиринтами имеется щель, заполненная жидкостью – перилимфой. Перепончатый лабиринт наполнен плотной эндолимфой, вязкость которой в 2–3 раза больше, чем у воды.
В лабиринте выделяют преддверие и полукружные каналы, в которых располагаются вестибулярные рецепторы, а также улитку, где находятся слуховые рецепторы. Полукружных каналов три, и лежат они во взаимно перпендикулярных плоскостях, что позволяет анализировать положение в трехмерном пространстве. Каждый полукружный канал имеет по две ножки, одна из которых перед преддверием расширяется, образуя ампулу. Преддверие представляет собой овальную полость, в которую с одной стороны открываются полукружные каналы, а с другой – улитка.
В соответствующих костных полукружных каналах лежат перепончатые полукружные протоки; в преддверии же располагаются перепончатые сферический и эллиптический мешочки. В полукружных протоках и мешочках преддверия находятся скопления рецепторных клеток. Вестибулярные рецепторы помещаются на возвышениях, которые имеются только в ампулах протоков в виде гребешков и в мешочках в виде пятен. Содержащаяся в лабиринте жидкость при движении головы и туловища перемещается (сначала перилимфа, а затем и эндолимфа) и раздражает рецепторные клетки. Последние в ампулах полукружных протоков возбуждаются при движении эндолимфы преимущественно во время угловых ускорений, а в пятнах мешочков – при линейных ускорениях.
Рецепторные клетки
В пятнах выступающая в полость мешочка часть рецепторной клетки оканчивается одним более длинным подвижным волоском и 60–80 склеенными неподвижными волосками. Эти волоски погружены в желеобразную мембрану, содержащую известковые кристаллики – отолиты. Раздражаются рецепторные клетки пятен вследствие скольжения отолитовой мембраны по волоскам при движениях эндолимфы. Чувствительность рецепторных волосковых клеток высока: порог различения наклона головы в сторону – всего около 1°, а вперед и назад – 1,5–2°. При ускорении вращения человек замечает изменение в 2–3° в 1 с2.
Считают, что рецепторные клетки в пятнах мешочков воспринимают силу тяжести и преимущественно регулируют равновесие головы и тела, находящихся в покое (статическое равновесие), а рецепторы в ампулах полукружных протоков реагируют на ускорение или замедление движения, то есть регулируют равновесие тела, движущегося в пространстве (динамическое равновесие).
Передача нервных импульсов
Возникающие в рецепторных клетках вестибулярного аппарата нервные импульсы передаются по чувствительным нервным волокнам VIII пары черепных нервов в головной мозг и сначала попадают в вестибулярные центры продолговатого мозга. Отсюда сигналы направляются во многие отделы центральной нервной системы: спинной мозг, мозжечок, кору полушарий большого мозга, ядра глазодвигательных нервов, ретикулярную формацию и вегетативные ядра.
Благодаря связям со спинным мозгом осуществляются вестибулярные рефлексы по поддержанию равновесия тела, в которых участвуют мышцы шеи, туловища и конечностей. В результате этих рефлексов перераспределяется мышечный тонус и сохраняется равновесие. Связи с мозжечком придают движениям плавность, точность и соразмерность.
Сигналы, которые направляются от вестибулярных центров к ядрам глазодвигательных нервов, позволяют сохранять направление взгляда при перемене положения головы. Этим же объясняется нистагм при нарушениях равновесия – непроизвольные ритмические движения глазных яблок в противоположную вращению сторону, сменяющиеся их скачкообразным движением обратно. Характеристики нистагма служат важным показателем состояния вестибулярного аппарата, поэтому анализируются в авиационной, морской и космической медицине, исследуются в эксперименте и клинике.
Вегетативные реакции
Через совокупность нервных структур, расположенных в центральных отделах стволовой части мозга (продолговатом и среднем мозге, зрительных буграх) в вестибулярные реакции вовлекаются сердечно-сосудистая система, желудочно-кишечный тракт и другие органы. При сильных и длительных нагрузках на вестибулярный аппарат возникают вегетативные реакции в виде замедления пульса, снижения артериального давления, головокружения, тошноты, рвоты, похолодания рук и ног, побледнения лица, появления холодного пота и т.п. Подобные симптомы возможны при морской болезни, подъеме на скоростном лифте. Связано это с тем, что человек привык к движениям в горизонтальной плоскости, а движения вверх и вниз или в стороны для него непривычны. Специальная тренировка (качели, вращение) и применение лекарственных средств понижают возбудимость органа равновесия и предотвращают нежелательные явления.
Состояние невесомости
В состоянии невесомости деятельность вестибулярного аппарата изменяется: в первые 70 часов активность вестибулярных рецепторов резко снижается, а затем повышается и через несколько суток возвращается к норме. Однако отсутствие нагрузки на опорно-двигательный аппарат уменьшает импульсы от мышц и может вызвать нарушение вегетативных функций, поэтому при длительном пребывании в состоянии невесомости обязательно выполняются специальные мышечные упражнения.
Пространственная ориентация
В нормальных условиях пространственная ориентация обеспечивается совместной деятельностью вестибулярного аппарата и зрения. Однако вестибулярный аппарат помогает организму ориентироваться в пространстве как при активном движении, так и при пассивном переносе с места на место с завязанными глазами. С помощью вестибулярного аппарата и коры мозга анализируются и запоминаются направление движения, повороты и пройденное расстояние. Клинические наблюдения свидетельствуют, что утрата вестибулярной функции у человека (например, как осложнение менингита) вызывает неустойчивость позы и вместе с тем делает его не подверженным морской болезни. У глухонемых вестибулярный аппарат не функционирует и наклон головы они ощущают вследствие сокращения мышц шеи.
Вестибулярный аппарат находится в тесном взаимодействии со зрительной и двигательной системами, что обеспечивает ориентацию человека в пространстве, сохранение равновесия и координацию движений.
Автор: Ольга Гурова, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, доцент кафедры анатомии человека РУДН