Баланс - это жизненно важный смысл, который дает столь необходимую стабильность нашим балансирующим, вертикальным телам. Хороший баланс обычно связан с наличием стабильной осанки, но он также имеет много общего с визуальной стабильностью.

Важность системы баланса проявляется в огромном числе соединений, которые она делает с мозгом. Эти связи показывают, что силы движения, которые мы создаем и встречаем в окружающей среде, могут воздействовать на многие части мозга, включая те, которые контролируют видение, слух, сон, пищеварение и даже обучение и память.

Как работает баланс?

Каждая сенсорная система использует детекторы или рецепторов вне мозга для сбора информации об окружающей среде. Например, визуальная система использует светочувствительные рецепторы в сетчатке для обнаружения видимого света. Система баланса основана на специализированных чувствительных к движению рецепторных клетках во внутреннем ухе.

Несмотря на то, что внутреннее ухо, очевидно, связано со слухом, также является убежищем для равновесия. Он имеет лабиринтную структуру, состоящую из ряда заполненных жидкостью каналов и каналов. Внутри этого лабиринта расположены пять балансовых рецепторов, которые идеально подходят для обнаружения различных типов движения. Существует три рецептора вращения головы, другое для горизонтального ускорения и одно для вертикального ускорения (или силы тяжести).

Каждый рецептор баланса представляет собой орган, состоящий из тысяч клеток с длинными волоскоподобными проекциями. В результате движения головы эти так называемые волосяные клетки возбуждаются, когда их выступы толкаются в определенном направлении жидкостью, называемой эндолимфой.

Движение эндолимфы внутри внутреннего уха сложное. Например, когда вы вращаете миску с водой, вода требует времени, чтобы «догнать» вращающуюся чашу. Это отставание обусловлено инерцией и распространяется на все жидкости, включая эндолимфу.

Когда голова начинает двигаться, эндолимфа изначально остается неподвижной. Это на самом деле означает быстрое относительное движение эндолимфы в противоположном направлении к голове. Это относительное движение возбуждает волосковые клетки, которые выровнены, чтобы обнаружить это конкретное движение головы.

Таким образом, элегантно и точно, эндолимфа и волосяные клетки работают сообща, чтобы обеспечить постоянный поток информации о движении головы в мозг.

Органы баланса внутреннего уха отличаются своей способностью обнаруживать движения головы как маленькие, так и большие, быстрые и медленные и в любом направлении. Мозг использует сигналы от органов, чтобы организовать набор балансовых рефлексов, которые контролируют наши мышцы, вплоть до наших ног!

Однако эти рефлексы не только контролируют наши мышцы осанки, но и наши мышцы глаз. Вместе эти рефлексы лежат в основе нашей способности оставаться в вертикальном положении со стабильным зрением в постоянно меняющейся и постоянно движущейся физической среде.

Почему наше зрение не подпрыгивает вверх и вниз, когда мы бегаем?

Поддержание нашей вертикальной осанки - очевидная работа для нашей чувствительной и отзывчивой системы баланса. Однако это также оказывает глубокое влияние на контроль наших движений глаз. Движение вверх-вниз, создаваемое при ходьбе или беге, окажет дестабилизирующее влияние на наше видение.

Как и кадры из ручной камеры, даже простой пробег по ровной дороге или гладкой дороге приведет к нестабильным и неустойчивым изображениям. При просмотре видеоматериалов в ручном режиме может быть неприятно и трудно сосредоточиться на неподвижных объектах, таких как деревья, потому что они слишком сильно движутся.

Но как насчет наших глаз? К счастью, наше поле зрения очень стабильно, когда мы бегаем. Это из-за рефлекса, который большинство из нас воспринимает как нечто само собой разумеющееся, называемое вестибуло-окулярный рефлекс.

Вестибуло-окулярный рефлекс является одним из самых быстрых и активных рефлексов в организме человека. Он использует движения головы, обнаруженные внутренним ухом, для создания компенсационных движений глаз, которые равны - но противоположны по направлению - к движению головы. Эта подсознательная постоянная корректировка положения глаз приводит к устойчивому визуальному полю, несмотря на значительное движение головы.

Видео: инфракрасная камера отслеживает движения глаз, а бег в полной темноте. Вестибуло-окулярный рефлекс работает, активируя внеокулярные мышцы, чтобы переместить глаза, чтобы компенсировать движения головы. Видео начинается с того, что Алан стоит неподвижно (отдыхает), затем бегает (бег), а затем снова останавливается (отдыхает). Хотя движения глаз не кажутся большими, они изящно точны.

{vimeo} 188254998 {/ vimeo}

Что происходит, когда баланс идет не так?

Для многих идея внезапного утраты чувства, такого как видение или слух, является ужасающей (и это справедливо), и внезапная потеря вашего чувства равновесия будет также катастрофической.

Изначально изнурительное и страшное головокружение мешало бы вам выполнять даже простые повседневные задачи, не падая. Самые худшие симптомы будут со временем стихать, когда вы начнете больше полагаться на другие чувства, такие как видение. Но даже частичная потеря вестибуло-окулярного рефлекса означала бы остановку и постоянную остановку каждый раз, когда вы хотели бы узнать лицо или прочитать цену продуктового предмета.

Тот факт, что мы почти полностью не осознаем этот элегантный рефлекс, свидетельствует о превосходной, скрытой работе, которую система баланса делает для нас. Это не только позволяет нам ходить, не падая, но также дает нам постоянный и надежный взгляд на прекрасно меняющийся мир.

Об авторе

Лорен Поппи, кандидат наук в области анатомии, Университет Ньюкасла и Алан Брихта, профессор школы биомедицинских наук и фармации (анатомия), Университет Ньюкасла

Эта статья изначально была опубликована в Беседа, Прочтите оригинал статьи.

Книги по этой теме

at Внутренний рынок самовыражения и Amazon