Tri spárované polkruhové kanály vo vnútornom uchu, vybavené mechanoreceptormi, patria do orgánov rovnováhy a sú takmer navzájom kolmé a poskytujú jeden polkruhový kanál pre každý z troch hlavných smerov rotácie v trojrozmernom priestore. Oblúky sú citlivé na rotačné zrýchlenie, ale nie na rovnomerné rotácie. Sú naplnené endolymfou, ktorá sa na základe princípu zotrvačnosti začne pohybovať počas rotačného zrýchlenia a ohýba malé senzorické chĺpky, ktoré dodávajú zodpovedajúci elektrický signál do vestibulokochleárneho nervu.
Čo sú to oblúkovody?
Tri oblúkovité kanály umiestnené v skalnej kosti vnútorného ucha tvoria spolu s dvoma otolitovými orgánmi sacculus a utriculus spárovaný vestibulárny alebo rovnovážny aparát. Princíp činnosti polkruhových kanálov je založený na zotrvačnosti endolymfy nachádzajúcej sa v polkruhových kanáloch. Počas rotačného zrýchlenia, ktoré môže byť tiež spôsobené rýchlou rotáciou hlava, sa na chvíľu zastaví endolymfa oblúkovitého potrubia, ktoré sa nachádza v rovine otáčania. V ampulke, dolnom zhrubnutí oblúkovodu, je mechanoreceptor so senzorickými chĺpkami, ktoré sú ohnuté pohybom endolymfy a poskytujú zodpovedajúci signál vestibulocochleárnemu nervu. Zastavenie rotačného pohybu sa tiež vníma ako zrýchlenie, ale ako zrýchlenie v opačnom smere. Vďaka svojmu princípu činnosti oblúky reagujú mimoriadne rýchlo na rotačné zrýchlenia. Nevýhodou je, že endolymfa sa po každej akcelerácii krátko „roztočí“, kým sa zastaví v pôvodnej polohe. Počas fázy usadzovania, ktorá môže napríklad po piruete trvať až jednu sekundu, je subjektívne cítiť zrýchlenie, hoci objektívne nie je prítomné.
Anatómia a štruktúra
Malé trubicovité arkády v membránovom labyrinte v ľavom a pravom vnútornom uchu vznikajú z predsiene (predsiene), s ktorou sú spojené aj dva otolitové orgány na senzorickú detekciu lineárnych zrýchlení. Polkruhové kanály majú každý zosilnenie, crista ampullaris, na jednom konci tesne nad predsieňou, v ktorej je umiestnený koniec receptorovej bunky. Nad crista ampullaris sa klenie malá kapsula, kupula, ktorá je naplnená želé a do ktorej vyčnievajú senzorické chĺpky mechanoreceptora. Crista s kupulou sediacou na vrchu prakticky uzatvára oblúk na mieste. Pretože endolymfa, ktorá vypĺňa všetky vestibulárne orgány, sa na základe svojej zotrvačnosti počas rotačného zrýchlenia „strhávajúcej“ kupulu, na chvíľu pohybuje vzhľadom na steny oblúkovodu, sú senzorické chĺpky ohnuté a vytvárajú elektrický potenciál, ktorý prenášajú do vestibulokochleárny nerv. Celý membránový labyrint je obklopený perilymfou, ktorá sa líši od endolymfy vo vestibulárnych orgánoch obrátením jeho pomerov elektrolytov. Endolymfa má vysoký obsah draslík a nízky obsah sodík, zatiaľ čo perilymfa, ktorá je identická s extracelulárnou lymfa zvyšku telesného tkaniva, má nízky obsah draslíka a vysoký obsah sodík.
Funkcia a úlohy
Najdôležitejšou úlohou a funkciou oblúkových potrubí je údržba tela vyvážiť v „spolupráci“ s otolitovými orgánmi sa proprioceptorový systém, nazývaný tiež proprioceptorový systém, a oči a spúšťajú určité očné reflex. Jedným dôležitým reflexom je vestibulo-očný reflex (VOR), ktorý umožňuje telu pevne fixovať objekt, a to aj pri veľmi rýchlom hlava pohyby. Vestibulárne orgány sú priamo spojené s očnými svalmi a spúšťajú mimovoľné korekčné pohyby očí proti smeru zrýchlenia, ktoré môžu byť oveľa rýchlejšie ako dobrovoľné pohyby očí. Ďalšou výhodou VOR je schopnosť bez námahy udržiavať stacionárne prostredie v očiach aj pri zložitých pohyboch ako napr bezat a skákanie. Efekt je do istej miery porovnateľný s gyroskopicky stabilizovanou kamerou používanou na pohyblivých plošinách. Správy o akcelerácii z arkád sú veľmi rýchle, oveľa rýchlejšie ako centrálne videnie, pretože procesor musí poskytovať oveľa menší „výpočtový výkon“ mozog pre vestibulárne správy ako pre centrálne videnie. Interakcia niekoľkých senzorových systémov pre pohyb koordinácie má výhodu v tom, že jeden snímač dokáže aspoň na určitý čas kompenzovať zlyhanie druhého. Môžeme teda napriek strate zraku stáť vzpriamene a kráčať aj v úplnej tme. Bohužiaľ, po každom zastavení rotačného zrýchlenia oblúky krátko poskytnú falošné správy, pretože endolymfa kvôli zotrvačnosti trochu zaostáva, takže zmyslové chĺpky zostanú na chvíľu rozptýlené a hlásia „nesprávne“ dojmy zrýchlenia. Ak je v danom okamihu dobrý výhľad na prostredie alebo na referenčné povrchy, mozog akceptuje vizuálne dojmy ako „správne“ a potláča „falošné“ dojmy z pohybu do menej ako 100 milisekúnd.
Choroby
Najčastejšie sťažnosti spojené s arkádami sú tzv závrat, čo môže byť veľmi nepríjemné a môže to byť z rôznych príčin. Závrat ako vedúci príznak - tiež v neurológii - sa chápe ako príznak ako nesprávne vnímanie pohybu. The závrat môžu byť sprevádzané bolesť hlavy a nevoľnosť na zvracanie. Vo frekvencii príčin všetkých príznakov vertigo benígne periférne paroxysmálne polohové závraty (BPPV) je na vrchole zoznamu frekvencií asi o 17%. Je to benígne stav, ale môže tomu predchádzať traumatické mozog zranenie príp zápal z vestibulárny nerv. BPPV je spôsobený oddelením jedného alebo viacerých kryštálov kalcitu od jedného z dvoch otolitových orgánov a ich transportom do zadného oblúka. Je to možné, pretože endolymfa je vzájomne prepojená. Aj keď príznaky môžu byť závažné, problém je možné vyriešiť vhodnou polohou tela, pretože to umožňuje kryštál granule opustiť arkádu prirodzene. Okrem niektorých ďalších príčin vertiga, ako sú neurotoxíny, alkohol a ďalšie toxíny, Menierovu chorobu je pomerne častou príčinou príznakov, predstavuje asi 10%. Menierovu chorobu je dôsledkom pretlaku endolymfy vo vnútornom uchu. Závažné záchvaty vertiga sú zvyčajne sprevádzané hučanie v ušiach a nástup strata sluchu.
