Równowaga, czyli jak działa aparat przedsionkowyCzas czytania: 7 min

Od redakcji „Evolution News & Science Today”: Lekarze należą do grupy osób szczególnie zainteresowanych argumentacją na rzecz projektu – być może dlatego że w odróżnieniu od biologów ewolucyjnych lepiej zdają sobie sprawę z wyzwań związanych z utrzymywaniem funkcjonalności złożonego systemu, jakim jest ludzkie ciało. Mając to na uwadze, z przyjemnością przedstawiamy cykl tekstów zatytułowany „The Designed Body” [Zaprojektowane ciało]. Wszystkie artykuły opublikowane w tym cyklu można znaleźć na stronie „Evolution News & Science Today”. Doktor Glicksman praktykuje medycynę paliatywną w hospicjum.

Kontrolki na desce rozdzielczej samochodu ostrzegają kierowcę o niewystarczającej ilości paliwa, oleju czy płynu chłodniczego. Jak to działa? Każde urządzenie jest w gruncie rzeczy przetwornikiem czuciowym wyposażonym w mechanizm wykrywający zjawiska fizyczne i dostarczający na ich temat użytecznych informacji. Podobnie ciało człowieka wykrywa zjawiska fizyczne za pomocą przetworników czuciowych i pozyskuje informacje o tym, co się dzieje wewnątrz i na zewnątrz organizmu. Za zmysł równowagi odpowiedzialny jest znajdujący się w uszach aparat przedsionkowy, który informuje ciało o jego pozycji względem kierunku ruchu i grawitacji, a dodatkowo pomaga w stabilizowaniu powstającego na siatkówce obrazu.

Zdrowy rozsądek podpowiada, że bez tego wyjątkowego zmysłu nasi praprzodkowie nie byliby w stanie przetrwać. Według biologów ewolucyjnych podobieństwo mechanizmów przedsionkowych u różnych form życia wskazuje, że przypadek i prawa przyrody mogły z łatwością doprowadzić do powstania zmysłu równowagi. Jednak doświadczenie podpowiada nam, że – podobnie jak w przypadku technologii wytworzonych przez człowieka – bardziej wiarygodnym wyjaśnieniem jest inteligentny projekt. Darwiniści upraszczają pewną kwestię związaną z budową aparatu przedsionkowego – nie przykładają wagi do faktu, że wszystkie jego części są konieczne, by zapewnić ludziom zmysł równowagi wystarczający do przetrwania. Nie zwracają też uwagi na problem związany z tym, w jaki sposób mózg przetwarza otrzymywane z aparatu przedsionkowego informacje niezbędne do zachowania równowagi.

W gruncie rzeczy zmysł ten jest zagadką, której nie rozumie nikt, nawet biologowie ewolucyjni. Mając to na względzie, nikt nie powinien twierdzić, że wie, jak powstały aparat przedsionkowy i zmysł równowagi. Darwiniści nie przyjmują tego jednak do wiadomości. Przyjrzyjmy się budowie i fizjologii aparatu przedsionkowego oraz informacjom niezbędnym do zachowania równowagi, które ten narząd wysyła do mózgu.

Poza wykorzystywanym przez zmysł słuchu ślimakiem, w uchu środkowym znajduje się także aparat przedsionkowy. Składa się on z trzech przewodów półkolistych, łagiewki i woreczka. Razem dostarczają one mózgowi informacji zmysłowych potrzebnych do utrzymywania pozycji ciała względem grawitacji i kontrolowania ruchów oczu w trakcie poruszania głową.

Trzy wypełnione płynem przewody półkoliste są ułożone względem siebie pod kątem prostym, podobnie jak przylegające do siebie ściany na rogu pudełka. Przewód boczny jest ułożony podobnie do ściany na dnie pudełka, z tą różnicą, że leży pod kątem 30 stopni w stosunku do płaszczyzny poziomej. Pozostałe przewody, przedni i tylny, są ułożone poziomo i pod kątem prostym względem siebie, podobnie jak tylna lub przednia i boczna ściana pudełka. Takie ułożenie przewodów zapewnia mózgowi informacje dotyczące przyspieszenia kątowego wywołanego ruchem głowy.

Przewód boczny jest najbardziej czuły na kręcenie głową i obracanie jej w prawo i lewo, a przewody ułożone pionowo – na kiwanie głową i skłanianie jej ku prawemu i lewemu ramieniu. Poruszanie głową w dowolnym kierunku wywołuje naturalny przepływ płynu wewnątrz kanałów półkolistych i pobudza będące receptorami zmysłowymi komórki rzęsate. Informacje z przewodów półkolistych trafiają do mózgu częścią przedsionkową nerwu przedsionkowo-ślimakowego¹, przekazującego do mózgu także informacje słuchowe. Następnie mózg przetwarza je i analizuje, by utrzymywać ciało w równowadze.

Informacje dotyczące ruchu kątowego głowy są wykorzystywane także do stabilizowania powstającego na siatkówce obrazu. Pomyśl tylko: jeśli w trakcie ruchu nie skupisz wzroku na jednym punkcie, wszystko w twoim polu widzenia będzie się poruszało z prędkością równą twojej prędkości. Gdybyś nie mógł kontrolować ruchu oczu podczas poruszania głową w dowolnym kierunku, wszystko w twoim polu widzenia byłoby zawsze rozmazane. Czy jesteś sobie w stanie wyobrazić naszych praprzodków biegających po wzgórzach w poszukiwaniu pożywienia i schronienia bez umiejętności fiksacji wzroku na jednym punkcie? Jak więc nasze ciało to robi?

Dzięki tak zwanemu odruchowi przedsionkowo-ocznemu. Spójrz w lustro i skup wzrok, a następnie zacznij obracać głową na boki, z góry do dołu, a także w dowolnym kierunku. Zauważ, że twoje oczy automatycznie poruszają się w kierunku przeciwnym do kierunku ruchu głowy, aby wzrok pozostał skupiony na tym samym punkcie. Jest to tak zwany odruch oczu lalki, często wykorzystywany przez lekarzy oceniających czynność pnia mózgu, podobnie jak odruch rogówkowy i źreniczny. Docierające do mózgu z przewodów półkolistych informacje zmysłowe dotyczące ruchu kątowego głowy umożliwiają mu odruchowe poruszanie oczami w kierunku przeciwnym do kierunku ruchu. Dzięki temu ciało utrzymuje stałość powstałego na siatkówce obrazu w trakcie ruchu i można skupiać wzrok na różnych przedmiotach, niezależnie od kierunku i prędkości poruszania się.

Wewnątrz łagiewki i woreczka znajduje się płyn, a nad komórkami rzęsatymi w błonie czuciowej obu narządów występują kryształki wapnia². W odpowiedzi na ruch liniowy, kryształki wapnia przemieszczają się wzdłuż komórek rzęsatych, powodując ich depolaryzację i pobudzenie. Łagiewka i woreczek dostarczają informacji dotyczących przyspieszenia liniowego i grawitacji. Neurony czuciowe łagiewki są ułożone w płaszczyźnie poziomej i zapewniają ciału informacje dotyczące ruchu w przód i w tył oraz z boku na bok, natomiast neurony czuciowe w woreczku są ułożone w płaszczyźnie pionowej i dostarczają informacji dotyczących ruchu w górę i w dół (jak w windzie) oraz pozycji głowy względem grawitacji.

Informacje zmysłowe z łagiewki i woreczka przekazuje do mózgu część przedsionkowa nerwu przedsionkowo-ślimakowego. Do przetwarzania i integrowania tych informacji z innymi danymi zmysłowymi dochodzi w różnych częściach mózgu. Dzięki temu ciało może utrzymywać równowagę, co zwiększa szanse na przetrwanie w świecie rządzonym przez prawa przyrody.

Biologowie ewolucyjni co prawda usiłują wyjaśnić, w jaki sposób doszło do tego, że ludzie nauczyli się poruszać, nie tracąc równowagi i fiksacji wzroku, lecz ich wyjaśnienia dotyczą jedynie formy, jaką przyjął aparat przedsionkowy, a nie tego, jak właściwie on funkcjonuje. Każda z części aparatu przedsionkowego musiała od początku istnieć i działać prawidłowo, a mózg musiał wiedzieć, co robić z otrzymywanymi informacjami, by było możliwe utrzymywanie równowagi ciała i fiksacji wzroku. Następnym razem omówimy w tym kontekście rolę odruchów.

Howard Glicksman

Oryginał: A Sense of Balance: Understanding the Vestibular Apparatus, „Evolution News & Science Today” 2016, August 17 [dostęp 15 XI 2023].

Przekład z języka angielskiego: Weronika Kokot

Źródło zdjęcia: Pixabay

Ostatnia aktualizacja strony: 15.11.2023

Literatura: