Das Gleichgewichtsorgan ist seit einigen 100 Millionen Jahren vollständig ausgereift und bei allen höheren Lebewesen im Bauplan sehr ähnlich.
Das Gleichgewichtsorgan besteht aus zwei Maculaorganen und den drei Bogengängen. Mit den Maculaorganen geschieht die Messung von Schwerkraft und geradlinigen Beschleunigungen. Sie sind mit kleinen Calcitkristallen, den Otholithen, bedeckt. Aufgrund der Trägheit dieser kleinen Kristalle kommt es zu einer Tangentialverschiebung bei Bewegungen und zur Erregung der Sinneszellen. Durch die zentrale Verarbeitung der Maculareize gewinnt der Organismus Information über die Stellung des Schädels im Raum.
Zur Drehbeschleunigungsmessung dienen die drei Bogengänge. Es handelt sich dabei um kreisförmig geschlossene Kanäle. Wobei die Ebenen der drei Bogengänge einen Winkel von 90° zueinander bilden. Außerdem bildet die Hauptachse des Gleichgewichtsorgans gegen die Horizontale einen Winkel von 30°. Um das Gleichgewichtsorgan optimal zu nutzen, wird der Kopf beim aufrechten Gang leicht geneigt. Jeder Bogengang ist an einem Ende zur Ampulle erweitert. Dort befindet sich die Kupula, das Drehbeschleunigungsmessgerät im engeren Sinn.
Die Kupula steht wie ein bewegliches Segel in dem mit Flüssigkeit (= Endolymphe) gefüllten Bogengang. Flüssigkeit und Kupula besitzen genau die gleiche Dichte. Darum kommt es bei Kopfdrehung aufgrund der Trägheit der Flüssigkeit nun zur Auslenkung der Kupula. Das führt zur Erregung der Sinneszellen, die wiederum die Fasern des Gleichgewichtsnervs reizen.
Ungleichgewicht durch Kopfbewegungen, Gleichgewichtskerne und Nystagmus
Der Gleichgewichtsnerv besteht in etwa aus 18.000 Nervenfasern. Er verbindet die Haarzellen des Sinnesepithels mit den Gleichgewichtskernen. Die Ruhefrequenz von 60 bis 90 Aktionspotenzialen in der Minute wird je nach Erregung oder Hemmung moduliert. Die Nerven beider Seiten feuern mit der gleichen Frequenz. Bei Kopfbewegungen kommt es zu einem Ungleichgewicht, das in weiteren zentralen Verschaltungen verarbeitet wird. Die erste Nervenzelle verbindet die Sinneszelle mit einem der vier Gleichgewichtskerngebiete im Hirnstamm.
Den Gleichgewichtskernen wird auch Information von der Netzhaut und den Dehnungsrezeptoren der Sehnen und Muskeln geliefert. Das Gleichgewichtsorgan sowie auch das optische System und der Stell- und Halteapparat des Körpers sind sehr bedeutend für die räumliche Orientierung. Durch Regelkreise zwischen Augenmuskelkernen und Gleichgewichtskernen wird auch die Koordination im Raum während schneller Augenbewegungen gewährleistet. Die Verbindungen zur Streckmuskulatur über das Rückenmark ermöglichen die Umsetzung der gewonnenen Information in Bewegungen der Gliedmaßen.
Alle Lebewesen mit beweglichen Augen besitzen diesen Reflex
Die Maculainformationen garantieren aufrechten Stand und Gang, während die Bogengänge hauptsächlich der Blickführung dienen. Über einen weiteren Regelkreis kontrolliert das Kleinhirn dabei die Feinabstimmung dieser Reflexbögen. Verbindungen zum Thalamus und der Großhirnrinde lassen uns auch Bruchteile dieser Informationen, wie zum Beispiel unsere Lage im Raum, bewusst werden.
Zur Kompensation einer Drehbewegung des Kopfes steuern das Gleichgewichtsorgan eine Gegenbewegung der Augen. Diese besteht aus einer langsamen Gegenbewegung und einer schnellen reflektorischen Rückstellbewegung, welche Blickstabilisierung und dadurch räumliche Orientierung auch während schneller Kopfbewegungen sicherstellt. Diesen vestibulookulären (zwischen Gleichgewicht und optischem System) Reflex nennt man Nystagmus. Alle Lebewesen mit beweglichen Augen besitzen diesen Reflex. Ebensolche Bewegungen kann man bei der Beobachtung der Umwelt beim Eisenbahnfahren sehen.
Diesen sogenannten Eisenbahn-Nystagmus kontrolliert jedoch nicht das Gleichgewichtsorgan. Auch bei kalorischer Reizung der Gehörgänge können diese Augenbewegungen ausgelöst werden. Robert Bárány erklärte das schon seit 1860 bekannte Phänomen und wurde dafür 1914 mit dem Nobelpreis ausgezeichnet. Die HNO Medizin macht sich die kalorische Reizung als eines der wichtigsten diagnostischen Mittel bei Gleichgewichtsstörungen zunutze.
Quellen:
https://vestibular.org/understanding-vestibular-disorder/human-balance-system
