Świat zawirował dzięki najnowszym badaniom nad przyczynami zawrotów głowy
Aby utrzymać głowę w pozycji pionowej, ośrodkowy układ nerwowy odróżnia ruchy głowy i ciała wymuszone przez czynniki zewnętrzne od ruchów własnych. Odruchy występujące w odpowiedzi na ruchy głowy wymuszone przez czynniki zewnętrzne aktywują neurony motoryczne odpowiadające za skupienie wzroku i utrzymanie postawy. Inaczej dzieje się jednak w przypadku ruchów własnych. Sygnały przedsionkowe tłumione są już na bardzo wczesnym etapie procesu przetwarzania, ponieważ każda wygenerowana reakcja przedsionkowa teoretycznie zapobiegałaby wykonaniu zamierzonego ruchu. W ramach projektu HEADS-UP (The modulation of vestibular reflexes during self-generated head-neck movements) uczeni zbadali, dlaczego ruchy własne i wymuszone przez czynniki zewnętrzne wywołują zupełnie odmienne reakcje ruchowe, nawet gdy elementy sensoryczne układu przedsionkowego nie potrafią ich odróżnić. Zespół badawczy wykorzystał nowo skonstruowane roboty, a także modele komputerowe i techniki inżynieryjne. Eksperymenty obejmujące ruch obrotowy całego ciała wykazały, że naturalna stymulacja układu przedsionkowego reguluje odruch kontrolujący mięśnie szyi (odruch przedsionkowo-szyjny), co jest dowodem na nieliniowe przetwarzanie informacji w ludzkim organizmie. Nowym odkryciem był fakt, że zamknięcie powiek reguluje odruch przedsionkowo-oczny obejmujący ruch gałki ocznej. Badania okolic szyi i głowy dowiodły, że odruch przedsionkowo-szyjny wywołany impulsem elektrycznym jest tłumiony zarówno w przypadku aktywnych, jak i pasywnych ruchów głowy. Dlatego też podczas wykonywania własnych ruchów głowy układ przedsionkowy może oddzielić aktywność reaferentną od sygnału egzaferentnego wygenerowanego w drodze stymulacji elektrycznej, wywołując odruchy szyjne dostosowane do impulsu elektrycznego. Odwrócenie polecenia ruchowego zapewniającego utrzymanie równowagi i powiązanej przedsionkowej reakcji sensorycznej spowodowało odwrócenie dynamiki nachylenia. W kontekście utrzymywania równowagi wypływający z tego wniosek jest taki, że układ nerwowy może ponownie powiązać ze sobą zależności pomiędzy nowymi sygnałami sensorycznymi i poleceniami ruchowymi. Szczególne znaczenie dla przyszłych badań klinicznych ma fakt, iż projekt HEADS-UP potwierdził, że stymulacja elektryczna oddziałuje na wszystkie sygnały aferentne. Aby scharakteryzować reakcje mięśni szyi podczas stymulacji elektrycznej, uczeni porównali ze sobą właściwości dynamiczne odruchów przedsionkowo-szyjnych wywołanych przez impuls elektryczny i ruch. Co więcej, odkryli również, że układ przedsionkowy może przyczynić się do uzyskania takiej aktywności mięśni szyjnych, która wykracza poza oczekiwaną częstotliwość, aż do 150 Hz. Badania przeprowadzone w ramach inicjatywy HEADS-UP pogłębiły naszą wiedzę na temat sposobu, w jaki układ przedsionkowy kieruje ruchami głowy podczas wykonywania codziennych czynności. Osiągnięte rezultaty przyczyniły się także do rozpoczęcia nowego projektu, który ma za zadanie zbadać wpływ warunków zerowej grawitacji na utrzymanie równowagi w pozycji stojącej – z myślą o eksploracji kosmosu.
Słowa kluczowe
Równowaga, układ przedsionkowy, ruch głowy, HEADS-UP, odruch