Johdanto

vestibulaarinen järjestelmä on hienostunut ihmisen asentokontrollijärjestelmä. Se on herkkä kahdentyyppisille tiedoille: pään asento avaruudessa ja äkilliset muutokset pään liikesuunnassa. Vestibulaarinen järjestelmä jakautuu keskus-ja perifeeriseen järjestelmään.

vestibulaarisessa järjestelmässä on sekä aisti-että motorinen komponentti, joka auttaa meitä aistimaan ja hahmottamaan liikettä, ja se antaa tietoa pään liikkeestä ja sen asennosta suhteessa painovoimaan ja muihin inertiavoimiin (kuten autoon ajettaessa syntyviin). Tätä tietoa käytetään vakauttamaan silmät, jotta voimme säilyttää katseen kiinnostaviin kohteisiin, joko pään liikuttaessa tai ilman.

vestibulaarisessa järjestelmässä käytetään myös monimutkaisia strategioita verenpaineen ylläpitämiseksi, kun siirrytään nopeasti makuuasennosta pystyasentoon. Se auttaa meitä säilyttämään hyvän pään ja kehon suunnan suhteessa ympäristöömme, useimmiten pystyasennossa, jolloin voimme maksimoida aistiemme yhdistymisen (nähdä, kuulla ja haistaa).

perifeerinen vestibulaarinen järjestelmä (PVS)

PVS sijaitsee sisäkorvassa, tärykalvon takana. PVS: n tuloihin on integroitu vestibulaariprosessori, jota kutsutaan ”vestibulaariseksi ydinkompleksiksi”, joka tuottaa motorisia käskyjä, jotka ohjaavat silmiä ja kehoa. Järjestelmä on yleensä hyvin tarkka. Tarkkuuden ylläpitämiseksi pikkuaivot tarkkailevat ja kalibroivat vestibulaarista järjestelmää.

kuva 1: perifeerisen vestibulaarisen järjestelmän anatomia

puolipyöreät kanavat

puolipyöreät kanavat ovat erikoistuneita mekanoreseptoreita, joiden avulla saamme tietoa kulmanopeudesta. SCC: n vastaanottama aistinsyöttö mahdollistaa vestibulaarisen Silmänrefleksin (vor) tuottaa silmän liikkeen, joka vastaa pään liikkeen nopeutta.

3 SCC: tä on sijoitettu suorassa kulmassa toisiinsa nähden antamaan palautetta 3 eri liiketasolla. Muista, että korvia on 2, joten tehokkaasti kuusi SCC: tä.

kuudesta yksittäisestä puoliympyrän muotoisesta kanavasta tulee kolme koplanaariparia:

1. oikea ja vasen lateraalinen
2. vasen anteriorinen ja oikea takapuoli
3. vasen takapuoli ja oikea anteriorinen

kanavien tasot ovat lähellä ekstrasokulaaristen lihasten tasoja, joten aistinvaraiset hermosolut ja motorisen ulostulon hermosolut voivat antaa nopeaa tietoa yksittäisille silmälihaksille.

kanavien sisällä on endolymfissä karvasoluja, ja pään liikkeen myötä endolymfin viuhuminen syrjäyttää nämä koplanaariparin karvasolut vastakkaisiin suuntiin suhteessa niiden ampulaatioon, ja hermotulitus lisääntyy yhdessä vestibulaarihermossa ja vähenee vastakkaisella puolella. Endolymfin siirtymä on verrannollinen pään kulmanopeuteen, joten puolipyöreät kanavat lähettävät nopeussignaalin aivoihin.

pään pyörimisen vaikutukset kanaviin. A) karvojen liike. B) endolymfin liike vastakkaiseen suuntaan kuin pään liike.

kuva 2: koplanaariparien Endolymfasiirtymä lähettää nopeussignaalin aivoihin.

Otoliths

Otoliths koostuu Utriklistä (vaaka) ja Sakulasta (pysty). Heidän tehtävänään on antaa tietoa lineaarisesta kiihdytyksestä laukaisemalla aivoihin toimintapotentiaali pään asennon havaitsemiseksi. Koska maan gravitaatiokenttä on lineaarinen kiihtyvyyskenttä, otolitit rekisteröivät kallistelun. Esimerkiksi, kun päätä kallistetaan sivusuunnassa (jota kutsutaan myös rullaksi), leikkausvoima kohdistuu utricleen aiheuttaen eksitaatiota, kun taas leikkausvoima vähenee sakulaan. Samanlaisia muutoksia tapahtuu, kun päätä kallistetaan eteen-tai taaksepäin (kutsutaan piki).

Otoconiat ovat otoliittiseen kalvoon upotettuja pieniä kalsiumkarbonaattikiteitä. Pään kallistus ja lineaarinen pään liike aiheuttaa Siirtymä otoconial monimutkainen, tuottaa leikkaava voima, joka taipuu hiukset niput ja myöhemmin depolarizes aistien karvasoluja. Nämä sähköiset signaalit välitetään sitten keskushermostoon (CNS) afferent tasapainoelimen hermo, joka yhdessä muiden proprioseptiivisen tiedon, stimuloida CNS aloittaa hermosoluvasteet ylläpitää kehon tasapainoa.

otokonian oikea muodostuminen ja kiinnittyminen on välttämätöntä tasapainoelimen optimaaliselle toiminnalle ja kehon tasapainon ylläpitämiselle. Otoconia poikkeavuudet ovat yleisiä ja voi aiheuttaa huimausta ja epätasapainoa ihmisillä.

sivuhuomautus: Hyvänlaatuinen puuskittaista asentohuimaus (BPPV) uskotaan johtuvan irtoaminen kalsiumkarbonaattikiteitä (otoconia) otoliittisen kalvon utricle joka vaeltaa yksi puoliympyrän kanavat sisäkorvan. Tämä irtoaminen fyysisesti syrjäyttää karvasolujen liikkeen ja luo pysyviä toiminta mahdollisuuksia kunnes vastaus on väsynyt, yleensä 30-60 sekuntia. Huimaus on yleinen oire jälkeen aivotärähdyksen ja terveydenhuollon ammattilainen on voitava erottaa huimaus huimaus. Huimaus on useimmiten ominaista nystagmus ja huimaus erityisesti asennon muutokset pään.

vestibulaarisen järjestelmän Otoliittielimet

kuva 3: otoliittiseen kalvoon upotettu Otoconia

yhteenvetona kanavien ja otoliittien karvasolut muuntavat syntyneen mekaanisen energian pään liikkeestä hermopurkauksiin, jotka on suunnattu aivorungon ja pikkuaivojen tietyille alueille. Niiden erityinen suuntautuminen, SCC: n ja otoliittinen elimet voivat reagoida valikoivasti pään liikettä tiettyihin suuntiin. On tärkeää muistaa, että otoliteilla ja puoliympyrän kanavilla on erilainen Virtausmekaniikka: SCC mittaa kulmanopeutta, kun taas otolitit mittaavat lineaarista kiihtyvyyttä.

vestibulaariset refleksit

vestibulaarinen Silmärefleksi (VOR)

tasapainoelimen näkörefleksi

vor mahdollistaa katseen vakauden säilyttämällä vakaan näkökyvyn pään liikkeen aikana. VOR: ssä on kaksi komponenttia. SCC: n välittämä kulmavuoro kompensoi pyörimistä. Otoliittien välittämä lineaarinen VOR kompensoi kääntämistä. Kulmavoor vastaa ensisijaisesti katseen stabiloinnista. Lineaarinen VOR on tärkein tilanteissa, joissa lähikohteita katsotaan ja päätä liikutellaan suhteellisen korkeilla taajuuksilla.

jotta näkö olisi selkeä, silmien on liikuttava pään liikkeen aikana yhtä suureen ja vastakkaiseen suuntaan. Jos VOR ei ammu, näet korjaavan saccade. Toisin sanoen silmät liikkuvat samaan suuntaan kuin pään liike ennen korjaamista ja siirtymistä vastakkaiseen suuntaan.

mielenkiintoista on, että VOR: n ulostulevat hermosolut lähettävät tietoa ekstrasokulaarisiin lihaksiin. Ekstrasokulaariset lihakset ovat järjestyneet pareiksi, jotka ovat suuntautuneet tasoihin, jotka ovat hyvin lähellä puolipyöreiden kanavien lihaksia. Tämä geometrinen järjestely mahdollistaa yhden kanavaparin yhdistämisen pääasiassa yhteen silmän ulkopuoliseen lihaksipariin. Tuloksena on silmien konjugaattiliikkeitä samassa tasossa pään liikkeen kanssa.

Vestibular Spinal Reflex (VSR)

VSR vakauttaa kehoa. Esimerkkinä vestibulospinaalirefleksistä tarkastelkaamme labyrinttirefleksin syntymiseen liittyviä tapahtumasarjoja.

1. kun pää on kallistettuna toiselle puolelle, sekä kanavat että otolit kiihottuvat. Endolymfaattinen virtaus kääntää kupulan ja leikkausvoima kääntää karvasoluja otoliittien sisällä.
2. vestibulaarihermo ja vestibulaariydin aktivoituvat.
3. impulssit välittyvät selkäytimeen lateraalisten ja mediaalisten vestibulospinaaliaktien kautta.
4. ojentaja-aktiivisuus indusoituu sille puolelle, jolle pää on kallistunut, ja koukistaja-aktiivisuus indusoituu vastakkaiselle puolelle. Pään liike vastustaa vestibulaarijärjestelmän rekisteröimää liikettä.

kuva 5: Vestibulospinaalirefleksi (10)

VSR: n lähtöhermosolut ovat selkäytimen anterioriset sarvisolut harmaata ainetta, joka ajaa luurankolihaksia. Vestibulaarisen ydinkompleksin ja motoneuronien välinen yhteys on kuitenkin monimutkaisempi kuin VOR: lla.

VSR: llä on paljon vaikeampi tehtävä kuin VOR: llä, koska kaatumisia voidaan ehkäistä useilla eri strategioilla, joihin liittyy täysin erilaisia motorisia synergioita. Esimerkiksi takaapäin tönäistynä ihmisen painopiste saattaa siirtyä toisaalle. Palauttaakseen ”tasapainon” voisi (1) nilkkojen jalkapohjat; (2) ottaa askeleen; (3) tarttua tukeen; tai (4) käyttää jotakin kaikkien kolmen toiminnon yhdistelmää.

VSR: n on myös säädettävä raajan liikettä sopivasti pään asentoa varten. VSR: n on myös käytettävä lineaarista liikettä heijastavaa otoliittituloa suuremmassa määrin kuin VOR. Silmät voivat vain pyöriä ja siten tehdä vain vähän kompensoimaan lineaarista liikettä, kun taas keho voi sekä pyöriä että kääntää.

Vestibulocollic Reflex (VCR)

VCR on dynaaminen stabiloiva järjestelmä. Tämä refleksi ylläpitää niskalihaksia suhteessa pään asentoon.

kohdunkaulan refleksit

kaularangalla on tärkeä ja usein alimitoitettu rooli osana tasapainoelintä.

Cervicocollic Reflex (CCR)

cervicocollic reflex-refleksin tehtävänä on vakauttaa Pää vartaloon ja siten antaa tietoa pään liikkeistä runkoon nähden. Niskan asennon muutosten aiheuttamat afferentit aistimuutokset aiheuttavat vastustusta tälle venytykselle niskalihasten refleksiivisillä supistuksilla. CCR on kompensoiva vastaus kaulan lihaksia, joka ohjaa kohdunkaulan proprioceptor tuloa liikkeen aikana kehon.

Cervico-okulaarinen refleksi (cor)

Cervico-okulaarinen refleksi on takaisinkytkentätyyppinen refleksi, joka ohjaa silmien liikkeitä kaulan proprioseptorien moduloimana, mikä voi täydentää VOR: ää.

Cervicospinal Reflex (CSR)

Cervicospinal reflex tarkoittaa niskan afferenttisesta toiminnasta johtuvia raajan asennon muutoksia. Retikulospinaalijärjestelmällä on yhdessä vestibulospinaalijärjestelmän kanssa rooli tämän ylläpitämisessä.

Kallohermo VIII ja Vestibulaarihermo

kahdeksas kallohermo on vestibulocochlear-hermo, joka jakautuu muodostaen vastaavasti sisäkorvan ja vestibulaarihermon. Se sisältää äänen ja tasapainon (tasapainon) sensorisia kuituja ja välittää nämä tiedot sisäkorvasta aivoihin.

tasapainoelimen hermo lähettää labyrinteistä afferentteja signaaleja sisäisen korvakäytävän kautta ja menee aivorunkoon pontomedullaarisessa yhtymäkohdassa.

keskeisellä vestibulaarisella prosessorilla

on kaksi pääkohdetta vestibulaariselle tulolle primaarisista afferenteista: vestibulaarinen ydinkompleksi ja pikkuaivot. Molemmissa paikoissa vestibulaarista aistinvaraista syötettä käsitellään yhdessä somatosensorisen ja visuaalisen aistinvaraisen syötön kanssa.

vestibulaarinen järjestelmä projisoituu monille aivokuoren alueille, mutta muista aistijärjestelmistä poiketen ei ole primaarista vestibulaarista aivokuorta, joka vastaanottaa vain vestibulaarisia signaaleja. Kaikki vestibulaarisia signaaleja vastaanottavat aivokuoren hermosolut saavat myös muita aistisignaaleja, erityisesti näkö-ja somatosensorisia.

kuva 7: Vestibulaariprosessori https://www.researchgate.net/figure/Diagram-of-the-central-vestibular-system-with-multiple-interactions_fig5_47934549 (accessed 28 June 2019)

Vestibulaariydinkompleksi

vestibulaariydinkompleksi on vestibulaariydinkompleksi

vestibulaariydinkompleksi on vestibulaarin syötön ensisijainen prosessori ja toteuttaa suoria, nopeita yhteyksiä saapuvan afferenttisen informaation ja motorisen ulostulon neuronien välillä.

vestibulaarinen ydinkompleksi koostuu neljästä pääytimestä (superior, medial, lateral, ja aleneva). Tämä suuri rakenne, joka sijaitsee pääasiassa pons, ulottuu myös caudally osaksi ydin. Ylemmät ja mediaaliset vestibulaariset ytimet ovat VOR: n releitä. Mediaalinen vestibulaarinen tuma on myös mukana VSR, ja koordinoi pään ja silmien liikkeitä, jotka tapahtuvat yhdessä. VSR: n pääasiallinen tuma on VSR: n lateraalinen vestibulaarinen Tuma.

vestibulaarisessa ydinkompleksissa vestibulaarisen aistinsyötön käsittely tapahtuu samanaikaisesti vestibulaarisen ulkopuolisen aistitiedon (proprioseptinen, näkö -, tunto-ja auditiivinen) käsittelyn kanssa. Tätä kutsutaan usein sensorimotoriseksi integraatioksi.

pikkuaivot

pikkuaivoja pidetään yhtenä kolmesta tärkeästä liikkeen koordinaatiota edistävästä aivoalueesta motorisen aivokuoren ja tyvitumakkeiden lisäksi. Pikkuaivot tarkkailevat tasapainoelimen suorituskykyä ja säätelevät tarvittaessa tasapainoelimen käsittelyä. Pikkuaivot saavat afferenttia tuloa lähes jokaisesta aistinjärjestelmästä, mukaan lukien tasapainoelimen ydinkompleksi, mikä vastaa sen roolia moottoritehon säätelijänä.

vaikka vestibulaarisia refleksejä ei tarvita, vestibulaariset refleksit muuttuvat kalibroimattomiksi ja tehottomiksi, kun pikkuaivot poistetaan. Pikkuaivojen aivokuori, kautta pikkuaivojen ja aivorungon ytimet, voi ohjata korjaavia toimia sekä aivokuoren lähde kautta nouseva reittejä, sekä selkäytimen tasolla kautta laskeva reittejä.

yksinkertaistaen voidaan siis sanoa, että pikkuaivojen toiminta liittyy hermopiireihin. Tämän piirin ja sen tulo-ja lähtöyhteyksien kautta se näyttää toimivan vertailijana, järjestelmänä, joka kompensoi virheitä vertaamalla aikomusta suorituskykyyn. Merkkejä ja oireita pikkuaivojen toimintahäiriö ovat lihasheikkous, hypotonia, nystagmus (tanssivat silmät), aikomus vapina ja ataksia.

Yhteenveto

ihmisen tasapainoelimen järjestelmä koostuu kolmesta osasta: perifeerisestä aistinlaitteesta, keskusprosessorista ja mekanismista Moottorin ulostuloa varten. Oheislaitteet (SCC: t ja Otolithit) koostuvat liikeantureista, jotka lähettävät keskushermostoon (erityisesti vestibulaariseen ydinkompleksiin ja pikkuaivoihin) tietoa pään kulmanopeudesta ja lineaarisesta kiihtyvyydestä. CNS käsittelee näitä signaaleja ja yhdistää ne muuhun aistitietoon arvioidakseen pään ja kehon suuntautumista.

Keski-vestibulaarisen järjestelmän tuotos menee silmälihaksiin, luustolihaksiin ja selkäytimeen palvelemaan erilaisia tärkeitä refleksejä, vestibulo-silmärefleksi (VOR), vestibulocollic reflex (VCR), ja vestibulospinaalirefleksi (VSR), cervico-silmärefleksi (COR), cervicospinal reflex (CSR) ja cervicocollic reflex (CCR). Voimme päätellä, että tasapainoelimen järjestelmä on hyvin kehittynyt ihmisen ohjausjärjestelmä; kyky nähdä, kun pää liikkuu ja pystyy välttämään putoamiset on niin tärkeää, jopa kriittinen selviytymisen.

vestibulaarisen järjestelmän organisaatiota kuvaava lohkokaavio.

Kuva 8: vestibulaarisen järjestelmän organisaatio

lisäresurssit

jos olet kiinnostunut oppimaan lisää vestibulaarisesta järjestelmästä, alla oleva luento antaa kattavan katsauksen vestibulaarisen järjestelmän anatomiaan ja fysiologiaan

1. hain TC. Tasapainoelimen kuntoutuksen neurofysiologia. Neurokuntoutus. 2011 Tammi 1; 29 (2):127-41.
2. 2.0 2.1 Shumway-Cook A, Woollacott MH, 2007. In: Luku 3. Motorisen ohjauksen fysiologia. Julkaisussa: Motor Control. Tutkimuksen kääntäminen kliiniseksi käytännöksi. 3.toim. Lippincott Williams & Wilkins. Philadelphia, 2007: 46-82
3. hain TC & Helminski J, 2014. Normaalin tasapainoelimen anatomia ja fysiologia. Luku 1. Tasapainoelimen Kuntoutus. Herdman SJ ja Clendaniel RA. 4th Ed p2-19
4. Rabbitt RD. Puoliympyrän muotoinen kanava biomekaniikka terveyden ja sairauden. Journal of neurofysiology. 2018 Joulu 19; 121(3):732-55
5. Bach-Y-Rita et al, 1971. Kuvasuunta cupula flow
6. 6,0 6,1 Kniep R, Zahn D, Wulfes J, Walther LE. The sense of balance in humans: Structural features of otoconia and their response to linear acceleration. PloS yksi. 2017 huhti 13;12(4):e0175769.
7. Lundberg YW, Xu Y, Thiessen KD, Kramer KL. Otokonian ja otoliittien kehityksen mekanismeja. Kehitysdynamiikka. 2015 Maaliskuu; 244 (3): 239-53.
8. 8,0 8,1 Hegemann SC, Bockisch CJ. Otokoniaalinen menetys tai puute otoconia-unohdetaan tai ohitetaan diagnoosi tasapaino alijäämiä. Lääketieteellisiä hypoteeseja. 2019 heinä 1;128:17-20.
9. Dunlap PM, Mucha A, Smithinsky D, Whitney SL, Furman JM, Collins MW, Kontos AP, Sparto pj. Katseen Vakautustesti Aivotärähdyksen Jälkeen. Journal of the American Academy of Audiology. 2019 Toukokuun 1.
10. MBBS IMS MSU. CNS 15 https://www.slideshare.net/ananthatiger/cns-15?qid=cc1f4d14-630b-46e9-b8e1-8427df893928&v=&b=&from_search=1. LinkedIn Slideshare: 1-48 (accessed 27 kesäkuu 2019).
11. 11, 0 11, 1 Renga V. tasapainohäiriöitä sairastavien potilaiden kliininen arviointi. Neurol Res Int. 2019;2019:3931548.
12. Ghez C, Thatch WT. Pikkuaivot. In: Kandel E, Schwartz J, Jessel T, toim. Principles of neuroscience, 4th ed. New York: McGraw-Hill, 2000: 832-852.