Các cơ chế giữ ổn định mắt của tiền đình và yếu tố khác

Khi một người thay đổi hướng nhanh chóng hoặc thậm chí nghiêng đầu sang bên, ra trước hoặc ra sau, sẽ không thể duy trì một hình ảnh ổn định trên võng mạc trừ khi người đó có một số cơ chế kiểm soát tự động để giữ ổn định hướng nhìn chằm chằm (không rời) của mắt. Hơn nữa, mắt ít hữu dụng để nhận biết một hình ảnh trừ khi chúng được cố định (tập trung) vào mỗi vật đủ lâu để đat được một hình ảnh rõ nét. May thay, mỗi thời điểm đầu bị quay đột ngột, những tín hiệu từ các ống bán khuyên khiến cho mắt quay theo một hướng cân bằng và đối diện với sự quay của đầu. Chuyển động đó có nguồn gốc từ các phản xạ từ nhân tiền đình và bó dọc giữa đến nhân vận động mắt.

Các receptor cảm giác bản thể (cảm giác sâu ở cổ)

Bộ máy tiền đình chỉ nhận biết được hướng và chuyển động của đầu. Do đó, thần kinh trung ương cũng cần phải nhận được các thông tin phù hợp về hướng của đầu so với cơ thể. Thông tin này được truyền trực tiếp từ những thụ thể cảm giác bản thể ở cổ và cơ thể tới các nhân tiền đình và nhân lưới ở hành não và gián tiếp qua con đường của tiểu não.

Thông tin nhận cảm bản thể quan trọng nhất để duy trì thăng bằng trong số đó là những thông tin được truyền đi bởi các thụ thể tại các khớp của cổ. Khi đầu cúi về một phía bởi động tác gập cổ, các xung động từ các receptor bản thể ở cổ ngăn các tín hiệu bắt nguồn từ bộ máy tiền đình không làm cho người đó cảm thấy mất thăng bằng. Chúng thực hiện chức năng này bằng cách truyền các tín hiệu chống lại các tín hiệu được truyền từ bộ máy tiền đình. Tuy nhiên, khi toàn bộ cơ thể nghiêng theo một hướng, các xung động từ bộ máy tiền đình không bị đối kháng bởi các tín hiệu từ các receptor bản thể ở cổ, và do đó, trong trường hợp này, người đó nhận biết được sự thay đổi trong trạng thái thăng bằng của toàn cơ thể.

Các thông tin từ các receptor bản thể ở các phần khác của cơ thể

Các thông tin từ các receptor bản thể ở các vùng khác của cơ thể cũng quan trọng để duy trì thăng bằng. Ví dụ, cảm giác về áp lực từ gan bàn chân (đế chân) cho biết liệu cân nặng có được chia đều giữa 2 chân hay không và trọng lượng lên chân dồn nhiều về phía trước hay phía sau.

Các thông tin từ các receptor nông đặc biệt cần thiết cho sự duy trì thăng bằng khi một người đang chạy. Áp lực không khí lên phía trước cơ thể báo hiệu rằng có một lực đang chống đối lại thân thể theo một hướng khác so với lực hút của trái đất; do đó, người đó cúi về trước để chống lại lực này.

Tầm quan trọng của thông tin thị giác trong việc duy trì sự thăng bằng

Sau khi phá hủy bộ máy tiền đình, và thậm chí sau khi mất hầu hết các thông tin của các receptor bản thể, người đó vẫn có thể sử dụng thị giác khá hiệu quả để duy trì thăng bằng. Thậm chí một chuyển động nhẹ theo đường thẳng hoặc các chuyển động quay của cơ thể ngay lập tức thay đổi vị trí của ảnh trên võng mạc, và thông tin này được gửi tới các trung tâm thăng bằng. Một vài người bị phá hủy bộ máy tiền đình cả 2 bên vẫn giữ thăng bằng gần như bình thường miễn là mắt của họ mở và mọi chuyển động được thực hiện chậm. Tuy nhiên, khi chuyển động nhanh hoặc khi nhắm mắt lại, sự thằng bằng ngay lập tức bị mất.

Mối liên hệ thần kinh của bộ máy tiền đình với hệ thống thần kinh trung ương

Hình. Các kết nối của dây thần kinh tiền đình thông qua các nhân tiền đình (vùng hình bầu dục lớn màu hồng) với các vùng khác của hệ thần kinh trung ương.

Các mối liên kết ở trong não sau của dây thần kinh tiền đình. Hầu hết những sợi thần kinh tiền đình tận cùng tại thân não ở các nhân tiền đình, nằm gần chỗ nối giữa hành não và cầu não. Một vài sợi đi trực tiếp tới các nhân lưới ở thân não và tới các nhân đỉnh mái (fastigial), nhân nho nhộng tiểu não (uvular), các nhân của thùy bông nút. Những sợi tận hết ở nhân tiền đình của thân não tạo synap với các neuron bậc 2, những neuron này cũng gửi các sợi tới tiểu não, dải tiền đình- tủy, bó dọc giữa, và các vùng khác của thân não, đặc biệt là các nhân lưới.

Con đường cơ bản của các phản xạ thăng bằng bắt đầu ngay trong các dây thần kinh tiền đình, nơi các dây thần kinh này được kích thích bởi bộ máy tiền đình. Con đường này sau đó đi tới nhân tiền đinh và tiểu não. Tiếp theo, các tín hiệu được gửi tới các nhân lưới ở thân não, cũng như đi xuống tủy sống bằng các dải tiền đình-tủy và lưới-tủy. Các tín hiệu tới tủy sống chi phối sự cân bằng động giữa quá trình kích thích và ức chế các cơ kháng trọng lực, do đó kiểm soát thăng bằng một cách tự động.

Các thùy bông nút của tiểu não có liên quan đặc biệt tới các tín hiệu thăng bằng động từ các ống bán khuyên. Thực tế, sự phá hủy các thùy này dẫn tới gần như cùng một hội chứng lâm sàng như sự phá hủy các ống bán khuyên. Do đó, chân thương nghiệm trọng tới thùy này hoặc các ống bán khuyên gây mất thăng bằng động khi thay đổi nhanh chóng hướng chuyển động nhưng không ảnh hưởng nghiêm trọng đến thăng bằng trong tình trạng tĩnh (thăng bằng tĩnh). Người ta tin rằng nhộng tiêu não (uvula) cũng có vai trò quan trọng tương tự trong thăng bằng tĩnh.

Các tín hiệu được truyền lên trong thân não từ cả nhân tiền đình và tiểu não bằng bó dọc giữa giúp điều chỉnh các chuyển động của mắt mỗi khi đầu quay, vì vậy mắt vẫn nhìn cố định vào một vật cụ thể. Các tín hiệu cũng đi lên (qua cùng dải đó hoặc qua các dải lưới) tới vỏ não, tận cùng ở trung tâm vỏ não sơ cấp chi phối sự thăng bằng nằm ở thùy đỉnh, sâu trong rãnh bên ở phía đối diện với rãnh này từ vùng thính giác của cuộn não thái dương trên. Những tín hiệu này giúp con người ý thức được tình trạng thăng bằng của cơ thể.

Chức năng của các nhân ở thân não trong việc chi phối các chuyển động thuộc tiềm thức, rập khuôn (subconscious, stereotyped movements)

Hiếm khi, một đứa trẻ sinh ra thiếu các cấu trúc não phía trên vùng cuống não, 1 tình trạng được gọi là “anencephaly” (khuyết tật thiếu não bẩm sinh). Một vài trẻ trong số các trẻ đó tiếp tục sống trong nhiều tháng. Chúng có thể thực hiện vài cử động rập khuôn để ăn, như là bú, đẩy thức ăn không thích ra khỏi miệng, và di chuyển bàn tay tới miệng để mút các ngón tay. Ngoài ra, chúng có thể ngáp và duỗi tay chân. Chúng có thể khóc và chuyển động mắt và đầu theo các đồ vật. Ngoài ra, ấn vào các phần trước trên của chân (đùi) khiến chúng co chân về tư thế ngồi. Rõ ràng rằng nhiều các chức năng vận động rập khuôn ở loài người được tích hợp ở thân não.