Tiền đình: Bộ máy thăng bằng của cơ thể người

Tai trong hay còn gọi là mê đạo tai nằm ở trong xương đá (là một phần của xương sọ). Tai trong gồm có hai bộ phận chính là ốc tai và tiền đình. Ốc tai đảm nhận chức năng nghe, còn tiền đình đảm nhận chức năng thăng bằng. Bộ phận ốc tai được trình bày chi tiết trong bài viết trước. Bài viết dưới đây của Bác sĩ Sử Ngọc Kiều Chinh sẽ mô tả chi tiết cấu trúc và chức năng của tiền đình – bộ máy thăng bằng của cơ thể người.

Vị trí của tiền đình

Tai người gồm có ba bộ phận đi từ ngoài vào trong là: tai ngoài, tai giữa và tai trong.

• Tai ngoài gồm có hai phần là vành tai và ống tai ngoài. Chúng là cửa ngõ đầu tiên tiếp xúc với âm thanh truyền từ ngoài vào tai.
• Tai giữa gồm có ba phần: Hòm tai giữa, vòi tai và khối tế bào xương chũm.
• Tai trong là bộ phận nằm trong cùng (sâu nhất) của tai. Nó có cấu trúc khá phức tạp nên còn được gọi là mê đạo tai. Mê đạo tai lại gồm có hai phần: Ốc tai và tiền đình.

Cấu tạo tiền đình

Tiền đình gồm có hai phần là các ống bán khuyên và phần tiền đình thực sự (gồm soan nang và cầu nang). Tiền đình gồm có tiền đình xương và tiền đình màng. Tiền đình màng nằm trong tiền đình xương. Giữa tiền đình xương và tiền đình màng có ngoại dịch. Trong tiền đình màng có chứa nội dịch.

Trong nội dịch có chứa các chất điện giải. Nồng độ các chất điện giải được duy trì cân bằng. Nếu có sự rối loạn hệ thống điều hòa điện giải sẽ dẫn đến rối loạn ở tai trong. Có thể gặp trong bệnh Ménière.

Ba ống bán khuyên

Mỗi ống bán khuyên đều có hình vòng cung. Có một đầu phình gọi là phần bóng phình và một đầu phẳng. Ở đầu phình của ống bán khuyên có chứa các tế bào thần kinh cảm giác gọi là cơ quan bóng phình.

Các tế bào lông cảm giác của ống bán khuyên và của soan nang, cầu nang có cùng một cấu trúc. Chúng là những cơ quan thụ cảm về cơ học đáp ứng với sự lệch nghiêng tiếp tuyến với các lông của chúng.

Ống bán khuyên ngang hay còn gọi là ống bán khuyên bên

Là ống ngắn nhất và rộng nhất. Vòng cung hướng ra ngoài và nằm trên mặt phẳng ngang.

Ống bán khuyên trên

Nằm cao hơn các ống khác. Bóng phình của nó hướng ra ngoài, đầu phẳng hướng vào trong, còn cung thì hướng lên trên.

Ống bán khuyên sau

Hẹp và dài nhất. Bóng của nó hướng xuống dưới, đầu phẳng hướng lên trên. Vòng cung hướng ra ngoài và ra sau.

Ba ống bán khuyên được sắp xếp nằm trong 3 mặt phẳng gần như thẳng góc với nhau. Ba ống bán khuyên đổ thông vào phần tiền đình qua 5 lỗ. Ống bán khuyên ngang đổ thông vào tiền đình bởi 2 lỗ. Đầu phình của ống bán khuyên trên và sau thông vào tiền đình bởi 2 lỗ riêng. Nhưng đầu phẳng của 2 ống bán khuyên này nhập chung làm một để đổ vào 1 lỗ chung ở tiền đình.

Các ống bán khuyên hai bên đối xứng do vậy các ống ngang và trên có sự định hướng đối lập nhau. Còn các ống bán khuyên sau ở mặt phẳng thẳng đứng nên có cùng một hướng.

Phần tiền đình thực sự

Trong tiền đình có hai túi nhỏ gọi là soan nang và cầu nang. Phần trước của tiền đình thông với ốc tai. Phần sau có 5 lỗ thông với các ống bán khuyên. Soan nang ở trước trên, có hình bầu dục. Cầu nang có hình cầu, nằm phía dưới gần với vòng xoắn nền của ốc tai.

Trong soan nang và cầu nang chứa đựng các vết (Macula). Ở đó có các cơ quan thụ cảm kích thích gia tốc đường thẳng. Các cơ quan thụ cảm này lại gồm các tế bào lông và tế bào nâng đỡ. Các lông của tế bào lông lại ngập trong một đám chất keo chứa đựng các hạt gọi là đá tai. Các đá tai này là các tinh thể cacbonat canxi hình thoi. Vì thế có thể gọi là cơ quan thụ cảm ở phần tiền đình là cơ quan đá tai.

Gia tốc đường thẳng làm thay đổi áp lực đá tai, dẫn đến làm căng hoặc chùng các lông cảm giác. Qua đó làm kích thích các tế bào lông lúc cơ thể vận động hay đứng yên. Các đá tai của cầu nang được sắp xếp trong mặt phẳng thẳng đứng. Nhưng ở trong soan nang chúng được sắp xếp trong mặt phẳng ngang. Sự sắp xếp này có ý nghĩa về mặt chức năng.

Cơ chế thăng bằng liên hệ với não bộ

Các nơ ron (tế bào thần kinh) hai cực của hạch tiền đình gồm có đầu ngoại vi (phía tiền đình) và đầu trung ương (phía não bộ). Đầu ngoại vi đi vào các tế bào lông cảm giác ở vết soan nang, vết cầu nang và các ống bán khuyên.

Đầu trung ương của các nơ ron hợp thành dây thần kinh tiền đình. Dây tiền đình hợp nhất với dây ốc tai, tạo thành dây thần kinh tiền đình – ốc tai có một vỏ bọc chung. Dây tiền đình cho các sợi đi lên tới các trung tâm tiền đình sau đó đi vào hành tủy (là phần não tiếp nối với tủy sống).

Đường tiền đình có liên hệ với các nơ ron vận động cho các cơ duỗi. Do đó chúng là một phần của hệ thống đối trọng có tác dụng duy trì sự thăng bằng. Thêm nữa có các đường đi tới tiểu não, tổ chức lưới (trung tâm hợp nhất đa cảm giác) và tới các trung tâm vận động cho cơ mắt.

Mối liên hệ tiền đình với vỏ não được đảm bảo nhờ có đồi thị. Kích thích ở tiền đình được dẫn truyền tới một vùng nhỏ ở gần vùng thị giác. Vùng này là vùng vỏ não tiền đình nguyên thủy. Các mối liên hệ giữa các trung tâm tiền đình, trung tâm vận động các cơ mắt và khối cơ vùng cổ cùng với tiểu não tạo nên sự phối hợp chính xác cao của ba hệ thống chức năng. Điều này cho phép chúng ta cố định nhìn một vật ngay cả trong lúc đầu chuyển động.

Chức năng của bộ máy tiền đình

Con người cảm nhận được tư thế, vị trí của đầu, mình, chân tay trong không gian và giữ được thăng bằng là nhờ có hoạt động sinh lý bình thường của bộ máy tiền đình. Thăng bằng được duy trì là nhờ có sự phối hợp của các cơ chế điều hòa tiền đình và cơ chế điều hòa vận động thị giác.

Các chức năng chính là:

• Cung cấp thông tin cho hệ thống thần kinh trung ương (não bộ, tủy sống) về tác động của các lực có gia tốc góc và lực có gia tốc thẳng.
• Chức năng phối hợp: Các thông tin từ cơ quan tiền đình và thị giác cùng với sự điều chỉnh liên tục các cơ xương giúp chúng ta phối hợp các cử động. Ngoài ra còn đảm bảo được sự định hướng trong không gian.

Ý nghĩa của bộ máy tiền đình trong cuộc sống con người rất to lớn. Ý nghĩa này càng rõ hơn khi chúng ta đi trong đêm tối, khi không định hướng được bằng mắt.

Xem thêm: Rối loạn tiền đình và cách phòng tránh

Sinh lý học các ống bán khuyên

Gia tốc góc kích thích cơ quan bóng phình, còn gọi là mào bóng (nằm ở trong đầu phình các ống bán khuyên). Theo quy luật quán tính (tính ỳ), gây nên sự chuyển động của nội dịch trong ống bán khuyên. Nhờ sự chuyển động của nội dịch mà các đài (Cupula) cũng chuyển dời và do đó gây nên kích thích thần kinh bóng phình.

Gia tốc góc xuất hiện lúc đầu và lúc cuối của bất kỳ một chuyển động quay nào. Nó cũng xuất hiện khi có sự quay nhanh lên hoặc quay chậm đi. Nhờ những tín hiệu thu được ở cơ quan thụ cảm bóng phình mà ta cảm nhận được hướng và tốc độ quay.

Do có mối liên hệ với các bộ phận khác của hệ thống thần kinh trung ương nên khi kích thích thần kinh bóng phình, ngoài phản ứng cảm giác (cảm nhận về tốc độ quay và hướng quay) còn làm xuất hiện các phản xạ khác. Trong đó có những phản xạ đối với cơ mắt, cơ cổ, tay chân và thân người.

Phản xạ đối với cơ mắt

Khi kích thích cơ quan thụ cảm bóng phình xuất hiện sự giật nhịp nhàng của nhãn cầu gọi là rung giật nhãn cầu hay láy mắt (Nystagmus). Giật nhãn cầu tiền đình đặc trưng bởi hai kỳ: kỳ giật nhanh và kỳ giật chậm. Nystagmus bao giờ cũng hướng về phía mê đạo tai bị kích thích mạnh hơn.

Hướng của kỳ chậm của Nystagmus có ý nghĩa sinh học quan trọng vì nó đảm bảo sự cố định thị trường. Ví dụ khi quay đầu về bên phải, mắt từ từ chuyển sang trái (kỳ chậm) để nhìn vật cố định phía trước. Và khi đó nội dịch cũng chuyển theo hướng trên. Như vậy hướng của kỳ chậm bao giờ cũng trùng với hướng của dòng nội dịch.

Biên độ, tần số và thời gian của Nystagmus phụ thuộc vào lực. Nghĩa là kích thích càng mạnh thì phản ứng càng mạnh. Phản ứng Nystagmus không chỉ phụ thuộc vào cơ quan thụ cảm (là mê đạo) mà còn vào tình trạng chức năng của các đường dẫn truyền, các trung tâm vận nhãn, các cơ mắt,…Một trong các thành phần trên bị rối loạn, Nystagmus sẽ bị sai đi. Vì thế căn cứ vào một phản ứng Nystagmus chỉ có thể nói là tăng hay giảm kích thích của bộ máy phân tích tiền đình.

Các phản xạ đối với cơ cổ, chi, thân mình

Ở tư thế nghỉ, trương lực cơ được duy trì chủ yếu do các xung xuất phát từ các mê đạo. Mê đạo phải duy trì trương lực các cơ làm chuyển dời thân thể sang trái. Còn mê đạo trái thì duy trì trương lực các cơ làm chuyển dời thân thể sang phải. Vì thế bình thường có sự cân bằng về trương lực.

Khi có kích thích vào cơ quan tiền đình thì sự cân bằng này sẽ bị rối loạn. Khi quay về bên phải (mê đạo phải bị kích thích mạnh hơn), mình và các chi nghiêng sang trái (trùng với kỳ chậm của Nystagmus). Như vậy sự nghiêng mình và các chi bao giờ cũng hướng về phía kỳ chậm của Nystagmus.

Sinh lý học bộ phận đá tai

Phần đá tai khác bộ phận bóng phình là thường xuyên bị kích thích bởi trọng lực. Do có tác động của trọng lực, đá tai đè ép lên các tế bào thụ cảm. Điều này xảy ra cả khi bạn đang trạng thái nghỉ. Bộ phận đá tai phát ra các xung thần kinh duy trì trương lực bình thường của các cơ. Giúp đảm bảo tư thế của cơ thể trong không gian.

Các vết của soan nang và cầu nang bị kích thích bởi gia tốc thẳng. Gia tốc đường thẳng xuất hiện khi hạ thấp đầu nhanh chóng, đi máy bay, chuyển động trong thang máy,…Các lực có gia tốc thẳng tác động vào đá tai gây nên sự biến dạng của các tế bào lông. Khi đó các xung thần kinh phát ra tạo nên phản xạ tiền đình – mắt, dẫn đến các cử động mắt bù trừ. Các cử động mắt bù trừ này đảm bảo cho tư thế tĩnh tốt nhất của hai mắt trong khi bạn chuyển động thẳng.

Khi bị tổn thương một bên mê đạo sẽ có phản ứng Nystagmus hướng về phía bên lành. Đồng thời có rối loạn thăng bằng (khuynh hướng ngã về bên bị tổn thương). Nhưng sự bù trừ diễn ra khá sớm. Khi đó Nystagmus sẽ yếu dần và mất đi sau vài ngày hay vài tuần, nhưng rối loạn thăng bằng còn tồn tại lâu hơn.

Khi tổn thương mê đạo cả hai bên sẽ mất tất cả các phản xạ tiền đình. Sự bù trừ bởi các cơ quan khác sẽ tốt nếu vỏ não phát triển tốt.

Tiền đình có cấu trúc phức tạp và có vai trò quan trọng trong việc giúp chúng ta giữ được thăng bằng. Gồm có hai phần là các ống bán khuyên và phần tiền đình thực sự (gồm soan nang và cầu nang). Thăng bằng được duy trì là nhờ có sự phối hợp của các cơ chế điều hòa tiền đình và cơ chế điều hòa vận động thị giác.