Fisica del Vestibolo e Orecchio Interno (Fisiologia 85)

Il vestibolo è un organo sensoriale che si trova nell'orecchio interno ed è responsabile dell'equilibrio e della consapevolezza spaziale.

Il vestibolo ha subito un'evoluzione significativa dalla vita acquatica a quella terrestre, passando da una struttura semplice a un sistema complesso che include canali semicircolari, sacculo e utricolo.

Il labirinto membranoso è una struttura piena di fluido che si trova all'interno del labirinto osseo dell'osso temporale. Contiene i canali semicircolari, il sacculo e l'utricolo.

Le ampolle sono le estremità dilatate dei canali semicircolari. Contengono una cupola gelatinosa che include le ciglia delle cellule recettoriali. Le macule sono strutture all'interno del sacculo e dell'utricolo che contengono cellule ciliate.

Il chinociglio è un ciglio più lungo e spesso rispetto alle stereociglia. La deflessione delle ciglia verso il chinociglio causa depolarizzazione, mentre nella direzione opposta iperpolarizzazione.

Le cellule di tipo 1 sono avvolte da sinapsi aff erente, mentre le cellule di tipo 2 hanno sinapsi eccitatoria sui neuroni. Le sinapsi eff erenti possono influenzare l'attività dei neuroni vestibolari.

Le cellule ciliate possono essere stimolate meccanicamente per studiare la loro risposta. Questa stimolazione aiuta a comprendere il funzionamento del vestibolo.

La cupola nell'orecchio interno è una struttura elastica che si deforma quando l'endolinfa si muove, attivando le cellule ciliate.

L'endolinfa è un fluido presente nei canali semicircolari dell'orecchio interno. La sua inerzia fa sì che rimanga ferma quando la testa ruota, causando la deflessione della cupola.

I canali semicircolari sono responsabili della percezione delle accelerazioni angolari. Sono tre canali pieni di endolinfa che si trovano nell'orecchio interno.

Lo stimolo adeguato per i canali semicircolari è l'accelerazione angolare, non la velocità o lo spostamento. Questo significa che i canali semicircolari sono sensibili alle variazioni di velocità di rotazione della testa.

La cupola è una membrana elastica che si trova nel canale semicircolare. Si deforma a causa del movimento dell'endolinfa, attivando le cellule ciliate.

La deflessione della cupola è minima e l'endolinfa viene trascinata in rotazione. Questo perché le forze agenti sono limitate.

Le forze agenti sulla cupola e sull'endolinfa sono l'elasticità della cupola e l'attrito viscoso dell'endolinfa.

L'elasticità della cupola si oppone alla sua deflessione. Maggiore è lo spostamento, maggiore è la forza elastica.

L'attrito viscoso dell'endolinfa si oppone al suo movimento. Maggiore è la velocità dell'endolinfa, maggiore è la forza viscosa.

Il sacculo è una cavità dell'orecchio interno che rileva le accelerazioni lineari verticali (rostro-caudali) e, in misura minore, anche quelle orizzontali.

L'utricolo è una cavità dell'orecchio interno che percepisce le accelerazioni lineari orizzontali, sia latero-mediali che antero-posteriori.

La striola è una linea immaginaria che attraversa il sacculo e l'utricolo, indicando la disposizione e la polarità delle cellule ciliate.

Nel sacculo, le cellule ciliate sopra la striola sono dirette verso l'alto, mentre quelle sotto sono dirette caudalmente.

Nell'utricolo, la polarità è striolipeta: le cellule più laterali si depolarizzano per movimenti verso la linea mediana e viceversa.

Il sistema vestibolare è responsabile della percezione del movimento e della posizione della testa nello spazio. Questo sistema è composto da due componenti principali: i canali semicircolari e l'organo otolitico.

L'organo otolitico è composto da due strutture: il sacculo e l'utricolo. Queste strutture contengono cristalli di calcio chiamati otoliti. Gli otoliti si spostano in risposta all'accelerazione lineare della testa, inviando segnali al cervello.

L'endolinfa è un fluido che si trova all'interno dei canali semicircolari e dell'organo otolitico. È responsabile della trasmissione dei movimenti della testa alle strutture sensoriali del sistema vestibolare.

Le cupole sono delle piccole strutture sensoriali presenti nei canali semicircolari. Si flettono in risposta all'accelerazione angolare della testa, inviando segnali al cervello.

Gli otoliti sono dei cristalli di calcio che si trovano nell'organo otolitico. Si spostano in risposta all'accelerazione lineare della testa, inviando segnali al cervello.

I neuroni vestibolari sono neuroni specializzati che si trovano nell'orecchio interno. Rilevano i movimenti della testa e inviano segnali al cervello.

La scarica tonica dei neuroni vestibolari è un'attività di base che si verifica anche quando la testa è ferma. Questa scarica è importante per monitorare i cambiamenti di accelerazione.

L'accelerazione angolare è un tipo di accelerazione che si verifica quando la velocità di rotazione della testa cambia. Per esempio, quando si gira la testa o si fa un giro su una giostra.

L'accelerazione lineare è un tipo di accelerazione che si verifica quando la testa si muove in linea retta. Per esempio, quando si cammina o si corre.

Nella fase iniziale, la cupola del canale semicircolare si sposta minimamente ma con elevata velocità. In questa fase, l'attrito viscoso è il fattore dominante, spingendo la cupola in direzione della testa.

Dopo aver raggiunto il massimo spostamento, la cupola del canale semicircolare non è più influenzata dall'attrito viscoso. L'elasticità della cupola diventa il fattore principale, riportandola nella posizione di riposo.

I sei canali semicircolari sono organizzati in tre paia di canali complanari, che lavorano in modo sinergico e reciprocamente inibitorio.

I canali semicircolari complanari sono posizionati sullo stesso piano, ma con direzioni di pettinatura opposte. Ad esempio, i due canali orizzontali sono paralleli ma hanno cinocigli orientati in direzioni diverse.

Nell'uomo, il canale orizzontale è inclinato di circa 30 gradi rispetto al piano orizzontale. Gli altri due canali hanno orientamenti specifici (-45° e 45° rispetto al piano sagittale).

I chinocigli delle cellule ciliate nei canali complanari sono orientati in direzioni opposte. Questo permette di rilevare i movimenti in senso opposto.

Ogni coppie di canali complanari lavorano in modo opposto. La rotazione della testa in una direzione stimola un canale e inibisce il suo complanare dal lato opposto.

Ogni canale semicircolare è specializzato nella rilevazione di movimenti specifici della testa. Il canale anteriore rileva il movimento verso l'alto e verso un lato, il posteriore verso il basso e verso un lato, e l'orizzontale la rotazione orizzontale.

L'organizzazione dei canali semicircolari in coppie complementari, insieme alla presenza di una scarica tonica di base, permette di avere una risposta più sensibile e rapida ai movimenti della testa.

La comparazione delle risposte dei due lati del sistema vestibolare elimina le zone morte, in cui piccoli cambiamenti non verrebbero percepiti.