文章概述
维持平衡依赖于大脑从眼睛、肌肉和关节以及内耳的前庭器官接收到的信息。当这一系统
因受伤、疾病或衰老过程中一个或多个组成部分的损伤而被破坏时,你可能会经历平衡受
损及其伴随症状,如头晕、眩晕、视力问题、恶心、疲劳和注意力难以集中。
良好的平衡能力通常被认为是理所当然的。
良好的平衡常常被认为是理所当然的。
大多数人都不觉得在砾石车道上行走,从人行道上走到草地上的过渡中,或者半夜顺利下床存在什么困难。然而,由于平衡能力受损,这样的活动可能会让你感到非常疲劳,有时还很危险。伴随不稳感的症状可能包括头晕、眩晕、听力和视力问题,以及注意力和记忆力的困难。
什么是平衡?
平衡是保持身体重心在支撑基础之上的能力。一个正常运转的平衡系统可以让人在运动
时视物清楚,确定相对于重力的方向,确定运动的方向和速度,并自动进行姿势调整,以
在各种条件和活动中维持姿势和保持稳定。
平衡是通过一系列感觉运动控制系统实现和维持的,其中包括来自视觉(视力)、本体
感觉(触觉)和前庭系统(运动、平衡、空间定向)的感觉输入;多感觉输入的整合;以及运动输出到眼睛和身体肌肉。损伤、疾病、某些药物或衰老过程都会影响这些成分中的一个或多个。除了感官信息对于平衡的贡献外,可能还存在一些心理因素会损害我们的平衡感。
感觉输入
维持平衡依赖大脑从三个外周来源接收的信息:眼睛、肌肉和关节以及前庭器官(图1)。
所有这三个系统信息从称为感受器的特殊神经接收,并以神经冲动的形式向大脑发送信号。
来自眼睛的输入 (视觉输入)
视网膜上的感觉器是视杆细胞和视锥细胞。视杆可以暗光环境下(例如在夜间) 更好的发挥作用,调节视力。视锥细胞有助于色觉,以及我们的世界中微小的细节。当光线照射
到视杆细胞和视锥细胞时,它们会向大脑发送脉冲,提供视觉线索来识别一个人相对于其
他物体的定位。例如,当一个行人沿着城市街道行走时,周围的建筑看起来是垂直对齐的
,经过的店面由映入眼帘到超出周边视野的范围。
来自肌肉和关节的输入(本体觉输入)
来自皮肤、肌肉和关节的本体感觉信息的内容是对周围组织的拉伸或压力。例如,当一个站立的人向前倾时,脚底前部的压力会增加。当腿部、手臂和其他身体部位发生任何运动时,感受器接收到信息并通过向大脑发送冲动来做出反应。与其他信息一起,这些拉伸和压力的信号帮助我们的大脑确定我们的身体在空间中的位置。
源自颈部和踝关节的感觉冲动尤为重要。来自颈部的本体感觉暗示着头部转向的方向。来
自脚踝本体感觉会暗示身体相对于站立表面(地板或地面)运动或者摇摆趋势以及站立表面的性质(例如,硬、软、滑或不平整)。
来自前庭系统的输入(前庭输入)
关于运动、平衡失调和空间定向的感觉信息由前庭系统提供,前庭系统在每侧耳中包括椭圆囊、球囊和三个半规管。椭圆囊和球囊监测重力(垂直方向的信息)和线性运动。半规管负责监测旋转运动,三个半规管彼此成直角,并充满一种叫做内淋巴的液体。当头部在某一特定的方向旋转时被相应的半规管感知,其内部的内淋巴液会因为惯性而发生位移滞后,并对半规管的感受器施加压力。然后,感受器就会从受到刺激的特定的半规管向大脑发送运动的冲动。当头部两侧的前庭器官功能正常时,它们就会向大脑发送对称的脉冲。(来自右侧的冲动与来自左侧的冲动是一致的。)
感觉输入的整合
由外周感觉器官(包括眼睛、肌肉和关节以及两侧的前庭系统)提供的平衡信息被发送到脑干。在那里,它与小脑(大脑的协调中心)和大脑皮层(思维和记忆中心)之前的惯性信息进行整理和整合。小脑提供通过反复重复联系某些动作而习得的自动动作信息。例如,通过反复练习发球,网球运动员学会了在该动作期间优化平衡控制。大脑皮层的贡献包括之前学习到的信息;例如,由于结冰的人行道很滑,人们需要使用不同的运动模式来安全导航。
冲突感觉输入的处理
如果从他或她的眼睛、肌肉和关节或前庭器官来源接收到的感觉输入相互冲突时,一个人可能会失去方向感。例如,当一个人站在驶离路沿石的公共汽车旁时,就可能发生这种情
况。大型滚动公共汽车的视觉形象可能会给行人造成一种错觉,即他(她)——而不是公共
汽车——在移动。然而,与此同时,来自他的肌肉和关节的本体感觉信息表明他并没有真
正地在运动。前庭器官提供的感觉信息可能有助于克服这种感觉冲突。此外,更高层次的
思考和记忆可能会迫使这个人把目光从行驶中的公共汽车移开,向下看,以寻求视觉确认
,他的身体相对于路面没有移动。
运动输出
当感觉整合发生时,脑干将冲动传递给控制眼睛、头颈部、躯干和腿部运动的肌肉,从而
使人在运动时既能保持平衡又有清晰的视力。
肌肉和关节的运动输出
婴儿通过练习和重复来学会平衡,因为从感受器发送到脑干,然后输出到肌肉,形成
一个新的通路。有了重复,这些冲动就更容易沿着神经通路传播——这一过程被称为促进
——婴儿可以在任何活动中保持平衡。有强有力的证据表明,这种本质上的突触重组伴随人类医生,以适应不断变化的运动环境。
这是利用通路易化促进舞者和运动员如此艰苦练习的原因。即使是非常复杂的动作,经过一段时间也会变得近乎自如/自动化。这也意味着,如果一个感官信息输入存在的问题时,易化的过程可以帮助平衡系统重置和适应,再次实现平衡感。
例如,当一个人在公园里翻跟斗时,脑干传递的冲动会告诉大脑皮层,这个活动适当地伴
随着公园旋转的景象。通过更多的练习,大脑学会将这种类型的身体旋转过程中出现旋转视野理解为正常情况。另一种情况是,舞者学会了要在表演一系列的旋转动作时保持平衡,他们必须在旋转身体的同时尽可能长时间地将眼睛盯在远处的一个点上。
眼睛的运动输出
前庭系统通过神经系统向眼部肌肉发送运动控制信号,其自动功能称为前庭眼反射(VOR)
。当头部不运动时,来自右侧前庭器官的冲动数量与来自左侧的冲动数量相等。当头部向
右转时,右耳的脉冲数增加,左耳的脉冲数减少。在头部主动运动(如跑步或观看冰球比
赛时)和头部被动运动(如坐在加速或减速的汽车中)时,从两侧发出的脉冲的差异控制着眼
球运动,并使目光稳定。
协调的平衡系统
人体平衡系统涉及系列复杂的感觉运动控制系统。其交错反馈机制可能会因损伤、疾病
或衰老过程导致一个或多个部分受损而被破坏。平衡受损还可能伴有其他症状,如头晕
、眩晕、视力问题、恶心、疲劳和注意力难以集中。
人体平衡系统的复杂性给诊断和治疗平衡障碍的潜在原因带来了挑战。通过前庭、视觉和本体感觉系统获得的信息得以整合的重要性在于,影响个体系统的疾病会显著破坏一个人的正常平衡感。由于前庭系统与认知功能的相互作用,以及前庭系统对眼球运动和姿势控制的影响程度,作为失衡原因的前庭功能障碍带来了特别复杂的挑战。
Authors: the Vestibular Disorders Association, with contributions by Mary Ann Watson, MA, and F. Owen Black, MD, FACS, and Matthew Crowson, MD
© Vestibular Disorders Association, vestibular.org