Сила тяжести, движения головы и равновесие (вестибулярные ощущения)

Внутреннее ухо - это часть слуховой системы, расположенная внутри головы, в глубине височной кости, как быза наружным и средним ухом. Внутреннее ухо имеет сложное строение и называется лабиринтом. В лабиринте расположены слуховые рецепторы и два вида вестибулярных рецепторов.

Один вид вестибулярных рецепторов чувствителен к действию силы тяжести. Эти гравитационные рецепторы состоят из тончайших кальциево-карбонатных кристаллов,связанных с волоскообразными нейронами. Сила тяжести смещает кристаллы, они двигают волосковые клетки, которые, в свою очередь, активируют нервные волокна вестибулярного нерва. Нерв отправляет вестибулярные сигналы в вестибулярные ядра ствола мозга. На Земле сила тяжести действует постоянно, поэтому рецепторы гравитации шлют непрерывный поток вестибулярных сообщений на протяжении всей жизни человека. Когда мы наклоняем, опускаем, поднимаем или вообще как-либо перемещаем голову, воздействие силы тяжести на кристаллы меняется, и вестибулярные сигналы рецепторов обновляют информацию в вестибулярной системе. Рецепторы гравитации также чувствительны к вибрации костей, которая встряхивает кристаллы.

Вестибулярные рецепторы второго типа расположены в тончайших закрытых трубочках, называемых полукружными каналами. Трубочки заполнены особой жидкостью. В каждом внутреннем ухе находится три пары каналов, лежащих в разных плоскостях. При быстром повороте головы жидкость в одной или нескольких парах полукружных каналов давит на стенки, «не успевая» переместиться за головой, и стимулирует рецепторы, располагающиеся внутри каналов. Рецепторы порождают поток импульсов, идущих через вестибулярный нерв к вестибулярным ядрам. Эти сигналы видоизменяются каждый раз, когда меняется направление или скорость движения головы, поэтому импульсы от полукружных каналов называются ощущением движения. С технической точки зрения их следовало бы назвать ощущением ускорения или замедления движения головы».

Будучи объединены, сигналы гравитационных рецепторов и рецепторов полукружных каналов рисуют нам очень точную картину: мы осознаем свое положение относительно направления действия силы тяжести, знаем, движемся мы или стоим, с какой скоростью и в каком направлении идем. Трудно осознать, что вся эта информация обрабатывается мозгом: эти ощущения настолько нам привычны, что невозможно представить, что было бы, если бы эта информация не обрабатывалась.

Вестибулярная система столь чувствительна, что любая перемена положения и любое движение сильно влияют на мозг, характер их воздействия зависит от малейшего изменения положения или движения. Этот процесс начинается еще во внутриутробном периоде. Вестибулярные ядра появляются через 9 недель после зачатия и приступают к работе на 10-й или 11-й неделе. К пятому месяцу внутриутробного развития вестибулярная система уже хорошо развита и вместе с тактильной и висцеральной системами она обеспечивает мозг плода почти всеми необходимыми сигналами. На протяжении почти всей беременности женщина стимулирует вестибулярную систему плода движениями своего тела.

Вестибулярные ощущения в основном обрабатываются в соответствующих ядрах и мозжечке. Оттуда они направляются в спинной мозг и в ствол мозга, где им суждено сыграть одну из главных ролей в интеграции. Некоторые из них из ствола попадают в полушария мозга. Импульсы, идущие в спинной мозг, взаимодействуют с другими сенсорными и двигательными импульсами, что позволяет нам контролировать положение тела, его равновесие и движения. Сигналы, посланные на высшие уровни мозга, объединяются с тактильными, проприоцептивными, зрительными и слуховыми сигналами: в результате мы можем ориентироваться в пространстве, а также регулировать наше положение и ориентацию внутри этого пространства. Мы редко осознаем вестибулярные сообщения, за исключением тех ситуаций, когда наше тело быстро вращается: в этом случае сигналы настолько сильны, что вызывают головокружение и всё вокруг нас начинает кружиться. Даже когда мы себя плохо чувствуем из-за чрезмерной стимуляции вестибулярной системы, мы воспринимаем это скорее как телесное недомогание, нежели как изменения во внутреннем ухе.

Роль полукружных каналов сходна с ролью гироскопа на самолете или космическом корабле. Сломается гироскоп - и нам уже никогда не узнать, куда летит корабль и когда он изменил траекторию полета. В результате мы очень быстро потеряемся в космосе. Пилоты первых аэропланов пытались летать без гироскопа, просто глядя на землю, и в результате летали по кругу или по спирали. Зрительная информация бесполезна, если она физически ни с чем не связана. Полукружные каналы как раз и формируют такую связь, придающую смысл видимому изображению.

Висцеральные ощущения

Во внутренних органах и главных кровеносных сосудах тоже есть рецепторы. Они раздражаются при физической активности, при изменении скорости кровотока, и, кроме того, на них действуют химические компоненты крови: таким образом ствол мозга получает данные, необходимыеему для поддержания здоровья организма. Висцеральные импульсы участвуют в регуляции кровяного давления, пищеварения, дыхания и иных функций автономной (вегетативной) нервной системы, а также сообщают мозгу, сколько пищи и воды требуется телу. Другие сенсорные системы, особенно тактильная и вестибулярная, тоже влияют на вегетативную нервную систему. По этой причине вращение может вызывать тошноту, то есть нарушать пищеварение, а сильная боль - приводить к остановке дыхания. Мы не будем подробно обсуждать здесь висцеральную систему, хотя она необходима для выживания и поддержания здоровья.

Ощущения и мозг в целом

Если активность сенсорных сетей хорошо упорядочена и сети интегрированы друг с другом, то нервная система работает как единое целое. У младенца, ползающего по комнате, или ребенка, занятого физическими упражнениями, все части тела работают слаженно, как единое сбалансированное целое. Ощущения, порождаемые адаптивными ответами всего тела, вычерчивают в мозгу хорошо организованную и сбалансированную схему деятельности. Слаженная работа тела и органов чувств позволяет мозгу легко адаптироваться и учиться.

Вестибулярная система играет в этом процессе объединяющую роль, формируя фундамент взаимоотношений человека с силой тяжести и физическим миром. Все остальные ощущения обрабатываются с учетом ее сообщений.

Активность вестибулярного аппарата задает рамки всему остальному нашему опыту и «настраивает» всю нервную систему на эффективную работу. Нарушение функций этой системы (непоследовательность или неточность при обработке информации) приводит к ошибкам в интерпретации всех прочих ощущений, и нервная система дает сбой.