Чувство равновесия - Sense of balance

Баланс развития навыков в дети
Тренировка баланса

В Чувство равновесия или равновесие это восприятие из остаток средств и ориентация в пространстве.[1] Это помогает предотвратить люди и нечеловеческий животные от падения при стоянии или движении. Эквилибриоцепция - это результат ряда сенсорные системы работаем вместе: глаза (зрительная система ), внутренние уши (вестибулярный аппарат ), и чувство тела, где оно находится в пространстве (проприоцепция ) в идеале должны быть целыми.[1]

Вестибулярная система, область внутреннего уха, где сходятся три полукружных канала, работает с зрительной системой, чтобы удерживать объекты в фокусе при движении головы. Это называется вестибулоокулярный рефлекс (VOR). Система баланса работает с визуальным и скелетные системы (мышцы и суставы и их сенсоры) для поддержания ориентации или равновесия. Визуальные сигналы, отправленные мозг Информация о положении тела по отношению к окружающей среде обрабатывается мозгом и сравнивается с информацией, поступающей от вестибулярной и скелетной систем.

Вестибулярная система

Основная статья: Вестибулярная система
Схема вестибулярной системы

В вестибулярной системе равновесие определяется уровнем жидкость называется эндолимфа в лабиринт, сложный комплект трубок во внутренней ухо.

Дисфункция

Основная статья: Нарушение баланса
На этом рисунке показана нервная активность, связанная с физиологическим нистагмом, вызванным вращением, и спонтанным нистагмом, возникающим в результате поражения одного лабиринта. Тонкие прямые стрелки показывают направление медленных компонентов, толстые прямые стрелки показывают направление быстрых компонентов, а изогнутые стрелки показывают направление потока эндолимфы в горизонтальных полукружных каналах. Три полукружных канала обозначены AC (передний канал), PC (задний канал) и HC (горизонтальный канал).

Когда чувство равновесия нарушается, возникает головокружение, дезориентация и тошнота. Баланс может быть нарушен Болезнь Меньера, синдром расхождения верхнего канала, инфекция внутреннего уха, плохим простуда поражение головы или ряд других заболеваний, включая, помимо прочего, головокружение. Его также может временно нарушить быстрое или продолжительное ускорение, например, катание на карусели. Удары также могут повлиять на восприятие равновесия, особенно удары в сторону головы или непосредственно в ухо.

Наиболее космонавты обнаруживают, что их чувство равновесия нарушено на орбите, потому что они находятся в постоянном состоянии невесомость. Это вызывает форму морская болезнь называется синдром космической адаптации.

Системный Обзор

Эта диаграмма линейно (если не указано иное) отслеживает проекции всех известных структур, которые обеспечивают баланс и ускорение до соответствующих конечных точек в человеческом мозге.
Другая диаграмма, показывающая нервные пути вестибулярной / балансной системы. Стрелки показывают направление передачи информации.

В этом обзоре также объясняется ускорение поскольку его процессы взаимосвязаны с балансом.

Механический

Есть пять органов чувств, иннервируемых вестибулярным нервом; три полукружные каналы (Горизонтальный SCC, Superior SCC, задний SCC) и два отолит органы (мешочек и матка). Каждый полукружный канал (SSC) представляет собой тонкую трубку, толщина которой на короткое время увеличивается вдвое в точке, называемой костные ампулы. В их центре-основании каждый содержит ампуллярная купула. Купула представляет собой желатиновую лампочку, соединенную с стереоцилии волосковых клеток, подверженных относительному движению эндолимфа это купается.

Поскольку купула является частью костного лабиринта, она вращается вместе с фактическим движением головы и сама по себе без эндолимфы не может стимулироваться и, следовательно, не может обнаружить движение. Однако эндолимфа следует за вращением канала из-за инерция его движение изначально отстает от костного лабиринта. Замедленное движение эндолимфы изгибает и активирует купулу. Когда купула изгибается, связанные стереоциллы изгибаются вместе с ней, активируя химические реакции в окружающих волосковых клетках. crista ampullaris и в конечном итоге создать потенциалы действия переносится вестибулярным нервом, сигнализирующим телу о его перемещении в пространстве.

После любого продолжительного вращения эндолимфа захватывает канал, купула возвращается в свое вертикальное положение и возвращается в исходное положение. Однако, когда расширенное вращение прекращается, продолжается эндолимфа (из-за инерции), которая изгибается и снова активирует купулу, сигнализируя об изменении движения.[2]

Пилоты, выполняющие длинные повороты с наклоном, начинают чувствовать себя вертикально (больше не поворачиваются), поскольку эндолимфа соответствует вращению канала; как только пилот выходит из поворота, купула снова стимулируется, вызывая ощущение поворота в другую сторону, вместо того, чтобы лететь прямо и ровно.

HSCC обрабатывает вращение головы вокруг вертикальной оси (шеи), SSCC обрабатывает движение головы вокруг боковой оси, PSCC обрабатывает вращение головы вокруг рострально-каудальной оси. Например. HSCC: глядя из стороны в сторону; SSCC: голова к плечу; PSCC: кивает. SCC посылает адаптивные сигналы, в отличие от двух отолитовых органов, мешочка и матрикса, сигналы которых не адаптируются с течением времени.[нужна цитата ]

Сдвиг в отолитовая мембрана то, что стимулирует реснички, считается состоянием тела до тех пор, пока реснички снова не будут стимулированы. Например. лежа стимулирует реснички, а вставание стимулирует реснички, однако, пока вы лежите, сигнал о том, что вы лежите, остается активным, даже если мембрана сбрасывается.

Отолитовые органы имеют толстую, тяжелую желатиновую мембрану, которая по инерции (как и эндолимфа) отстает и продолжает двигаться вперед, минуя пятно он накладывается, изгибая и активируя содержащиеся реснички.

Мочеиспускательный канал реагирует на линейные ускорения и наклоны головы в горизонтальной плоскости (голова к плечу), тогда как мешочек реагирует на линейные ускорения и наклоны головы в вертикальной плоскости (вверх и вниз). Отолитовые органы обновляют мозг по головному положению, когда он не движется; Обновление SCC во время движения.[3][4][5][6]

Киноцилий являются самыми длинными стереоцилиями и располагаются (по одной на 40-70 обычных ресничек) на конце пучка. Если стереоцилии идут в сторону киноцилии, происходит деполяризация, вызывающая большее количество нейротрансмиттеров и большее количество возбуждений вестибулярных нервов по сравнению с тем, когда стереоцилии отклоняются от киноцилии (гиперполяризация, меньше нейротрансмиттеров, меньше возбуждений).[7][8]

Нейронный

Первый заказ вестибулярные ядра (VN) проект в IVN, MVN, и SVN.

В нижняя ножка мозжечка является крупнейшим центром, через который проходит информация о балансе. Это область интеграции между проприоцептивными и вестибулярными входами для помощи в бессознательном поддержании баланса и позы.

Нижнее оливковое ядро (также известное как оливковое ядро) помогает в сложных двигательных задачах, кодируя координирующую сенсорную информацию; это расшифровывается и применяется в мозжечок.[9]

Червь мозжечка состоит из трех основных частей: вестибулоцеребеллум (движения глаз регулируются интеграцией визуальной информации, предоставляемой верхний холмик и информация о балансе), спиноцеребеллум [объединяет визуальную, слуховую, проприоцептивную информацию и информацию о балансе для воспроизведения движений тела и конечностей. Проприоцептивный вход тройничного и спинного мозга, средний мозг, таламус, ретикулярная формация и вестибулярные ядра (мозговое вещество ) output], и мозговой мозг (планирует, время и инициирует движение после оценки сенсорного ввода, в первую очередь, из областей моторной коры, через мосты и мозжечок зубчатое ядро. Выводит в таламус, моторная кора районы и красное ядро ).[10][11][12]

Флоккулонодулярная доля представляет собой долю мозжечка, которая помогает поддерживать равновесие тела за счет изменения мышечного тонуса (непрерывные и пассивные сокращения мышц).

MVN и IVN находятся в мозговом веществе, LVN и SVN меньше и в мосту. SVN, MVN и IVN восходят внутри медиальный продольный пучок (MLF). LVN спускаются по спинному мозгу в боковой вестибулоспинальный тракт и заканчиваются у крестца. MVN также спускаются по спинному мозгу в пределах медиальный вестибулоспинальный тракт, заканчивающийся у 1-го поясничного.[13][14]

Ретикулярное ядро ​​таламуса распределяет информацию по различным другим ядрам таламуса, регулируя поток информации. Он предположительно способен останавливать сигналы, прекращая передачу неважной информации. Таламус передает информацию между мостом (звено мозжечка), моторной корой и островком.

Insula также сильно связана с моторной корой; insula, вероятно, там, где достигается баланс.

В глазодвигательный ядерный комплекс относится к волокнам, идущим в Tegmentum (движение глаз), красное ядро ​​(походка (естественное движение конечностей)), черная субстанция (награда) и ножка головного мозга (реле двигателя). Ядро Кахаля - одно из названных глазодвигательных ядер, они участвуют в движениях глаз и рефлекторной координации взгляда.[15][16]

Abducens исключительно иннервирует латеральная прямая мышца глаза, перемещая глаз трохлеарный. Trochlear иннервирует исключительно верхняя косая мышца глаза. Вместе трохлеарный и отводящий мышцы сжимаются и расслабляются, чтобы одновременно направить зрачок под углом и вдавить глазное яблоко на противоположной стороне глаза (например, при взгляде вниз зрачок направляется вниз и опускается (по направлению к мозгу) верхняя часть глазного яблока). Эти мышцы не только направляют зрачок, но и часто вращают его. (Увидеть зрительная система )

Таламус и верхний бугорок соединяются через латеральное коленчатое ядро. Верхний холмик (SC) - это топографическая карта для баланса и быстрых ориентировочных движений с преимущественно визуальными входами. SC объединяет несколько чувств.[17][18]

Иллюстрация потока жидкости в ухе, который, в свою очередь, вызывает смещение верхней части волосковых клеток, которые внедрены в желеобразную купулу. Также показаны ягодицы и мешочки, отвечающие за определение линейного ускорения или движения по прямой.

Другие животные

У некоторых животных равновесие восприятие лучше, чем у людей, например Кот использует свой внутреннее ухо и хвостик ходить по худой забор.[19]

Равновесие у многих морских животных осуществляется с помощью совершенно другого органа, статоциста, который определяет положение крошечных известняковых камней, чтобы определить, где находится «верх».

В растениях

Основная статья: Гравитропизм

Можно сказать, что растения демонстрируют форму равновесия, в том смысле, что при повороте из нормального положения стебли растут в направлении вверх (от силы тяжести), а их корни растут вниз (в направлении силы тяжести). Это явление известно как гравитропизм и было показано, например, что тополь стебли могут обнаруживать переориентацию и наклон.[20]

использованная литература

  1. ^ а б Вулф, Джереми; Клуендер, Кейт; Леви, Деннис (2012). Ощущение и восприятие (3-е изд.). Sinauer Associates. п. 7. ISBN  978-0-87893-572-7.
  2. ^ Сили, Р., ВанПутт, К., Реган, Дж., И Руссо, А. (2011). Анатомия и физиология Сили (9-е изд.). Нью-Йорк, Нью-Йорк: Макгроу Хилл
  3. ^ Альбертина, Курт. Карточки "Анатомия Бэррона"
  4. ^ «Как работает наше чувство равновесия?» Как работает наше чувство равновесия? Национальная медицинская библиотека, 12 января 2012 г. Интернет. 28 марта 2016 г.
  5. ^ «Полукружные каналы». Функция, определение и анатомия полукружных каналов. Медицинская бригада Healthline, 26 января 2015 г. Интернет. 28 марта 2016 г.
  6. ^ Тиллотсон, Джоанна. Макканн, Стефани. Медицинские карточки Каплана. 02 апреля 2013 г.
  7. ^ Спур, Фред и Теодор Гарланд-младший «Система полукружных каналов приматов и их движение». Система полукружных каналов приматов и их движение. 8 мая 2007 г. Интернет. 28 марта 2016 г.
  8. ^ Собкович, Х. М. и С. М. Слапник. «Киноцилий слуховых волосковых клеток и доказательства его морфогенетики». Роль Ic в регенерации стереоцилий и кутикулярных пластин. Сентябрь 1995 г. Web. 28 марта 2016 г.
  9. ^ Мэти, Александр и Сара С. Хо. «Кодирование колебаний аксональными всплесками в нижних оливковых нейронах». Science Direct. 14 мая 2009 г. Интернет. 28 марта 2016 г.
  10. ^ Чен, С. Аннабель и Джон Э. Десмонд. «Цереброцеребеллярные сети во время артикуляционной репетиции и задач вербальной рабочей памяти». Science Direct. 15 января 2005 г. Интернет. 28 марта 2016 г.
  11. ^ Бармак, Нил Х. «Центральная вестибулярная система: вестибулярные ядра и задний мозжечок». Science Direct. 15 июня 2003 г. Интернет. 28 марта 2016 г.
  12. ^ Акияма К. и С. Такадзава. «Двусторонний инфаркт ножки среднего мозжечка, вызванный травматическим расслоением позвоночной артерии». JNeurosci. 01 марта 2001. Интернет. 28 марта 2016 г.
  13. ^ Гдовски, Грег Т. и Роберт А. МакКри. «Интеграция вестибулярных сигналов и сигналов движения головы в вестибулярных ядрах во время вращения всего тела». СТАТЬИ. 01 июля 1999 г. Web. 28 марта 2016 г.
  14. ^ Рой, Джефферсон Э. и Кэтлин Э. Каллен. «Диссоциация самогенерируемого движения головы: нейронные механизмы в вестибулярных ядрах». JNeurosci. 3 марта 2004 г. Web. 28 марта 2016 г.
  15. ^ Такаги, Минео и Дэвид С. Зи. «Эффекты поражения глазодвигательного червя мозжечка на движения глаз у приматов: плавное преследование». СТАТЬИ. 01 апреля 2000 г. Web. 28 марта 2016 г.
  16. ^ Клиер, Элиана М. и Хунъин Ван. «Интерстициальное ядро ​​Кахаля кодирует трехмерные ориентации головы в координатах, подобных Фику». СТАТЬИ. 01 января 2007 г. Интернет. 28 марта 2016 г.
  17. ^ Мэй, Пол Дж. "Верхний колликулус млекопитающих: ламинарная структура и связи". Science Direct. 2006. Интернет. 28 марта 2016 г.
  18. ^ Корнейл, Брайан Д. и Этьен Оливье. «Ответы мышц шеи на стимуляцию верхнего колликула обезьяны. I. Топография и манипуляции с параметрами стимуляции». СТАТЬИ. 01 октября 2002 г. Web. 28 марта 2016 г.
  19. ^ «Эквилибриоцепция». ScienceDaily. В архиве из оригинала 18 мая 2011 г.. Получено 15 января 2011.
  20. ^ Азри, В .; Chambon, C .; Herbette, S.P .; Brunel, N .; Coutand, C .; Leplé, J.C .; Бен Реджеб, I .; Аммар,.; Julien, J. L .; Рокель-Древет П. (2009). «Протеомный анализ апикальной и базальной областей стеблей тополя при гравитропной стимуляции». Physiologia Plantarum. 136 (2): 193–208. Дои:10.1111 / j.1399-3054.2009.01230.x. PMID  19453506.CS1 maint: числовые имена: список авторов (ссылка на сайт)

внешние ссылки