Het evenwichtsorgaan – zintuig verwondering

Het oor is NIET alleen om te horen

De vorige verwondering over het oor ging over het waarnemen van geluid. Sinds ik dat geschreven heb, kreeg ik nog wel meer goede suggesties en ingevingen om de verwondering daarover te uiten. Het gaat echter niet om alles te moeten noemen, maar om een juiste dosis verwondering te vinden. Daarom vandaag het evenwichtsorgaan. Zie hieronder nog eens de afbeelding van het gehele oor. Het evenwichtsorgaan is zichtbaar midden-boven en is zeer kwetsbaar. Het orgaan is daarom goed beschermd opgeborgen in het rotsbeen, het stevigste bot van de mens.

Zes graden van vrijheid

Bewegingen in onze driedimensionale wereld worden in de natuurkunde gekenmerkt door zes vrijheidsgraden: drie lineaire bewegingsrichtingen en drie draairichtingen. En laat ons evenwichtsorgaan daar nu precies op ingesteld zijn! Het evenwichtsorgaan omvat drie sensoren voor lineaire beweging en drie sensoren voor de roterende beweging. De ’techniek’ staat voor niets! Het ziet er zo uit (groene deel):

Lineaire beweging

De lineaire – recht doorgaande – bewegingen wordt geregistreerd door ‘zakjes’ met haarcellen, vergelijkbaar met die in het slakkenhuis (cochlea) waar geluid wordt waargenomen. Maar met één extra specialiteit: boven de haartjes liggen calciumcarbonaatkristallen (otolieten). Bij een versnelling (dus als de lineaire snelheid verandert) bewegen deze relatief zware kristallen iets trager. De haartjes verbuigen daardoor en geven signalen door via de evenwichtszenuw naar de hersenen.

Dat verklaart ook waarom we in een lift alleen aan het begin en eind iets merken: alleen dan verandert de snelheid (van grootte). En het verklaart ook dat we in een draaimolen voortdurend beweging ervaren, dan verandert de snelheid namelijk voortdurend van richting.

In combinatie met onze visuele waarneming ‘weten’ we soms – bij kleine versnellingen – niet of het onze trein is die beweegt of juist de trein waarnaar we kijken. Ons visuele systeem is namelijk relatief (ten opzichte van de omgeving) en ons evenwichtsorgaan is absoluut (onafhankelijk van de omgeving). Alleen die laatste geeft dus uitsluitsel wie beweegt. Hieronder zie je aan de rechterkant de receptoren voor lineaire beweging.

Draaiende beweging

Het deel van het evenwichtsorgaan dat gevoelig is voor de draaiende beweging is zo mogelijk nog bijzonderder. Omdat nodig is te weten in welke richting het hoofd draait, moet de draaiende beweging in een vlak worden gedetecteerd. Dat kan alleen met ruimtelijke structuren. De halfcirkelvormige kanalen (zie Engelse Wikipedia) zijn de simpelste oplossing daarvoor. Het zijn drie ‘kanaaltjes’, gesitueerd in drie min of meer loodrecht op elkaar staande vlakken. Als er een rotatie is, in één zo’n vlak, beweegt de vloeistof in dat kanaaltje en duwt een ‘klepje’ (zie linkerkant van bovenstaand plaatje, de cupula) uit de middenstand. Dat geeft dan weer een signaal naar de hersenen. Zie ook een video die dit illustreert.

Als er wat verkeerd gaat

Hoe essentieel een goed werkend evenwichtsorgaan is, merk je pas echt als er iets niet goed gaat. Ik was voor mijn werk naar Malta toen ik op de avond van aankomst, halverwege een verkenningswandeling in de omgeving, van het ene moment op het andere de hele wereld om me heen zag draaien. Linksom, continu, zonder ophouden, alsmaar door, en door, en door….. extreem duizelingwekkend. Tastend naar auto’s en muren om mezelf overeind te houden kwam ik terug in het hotel en heb daar overgegeven zoals nooit tevoren. Tijdens dat probleem probeerden mijn ogen tevergeefs de – niet bestaande – draaiing te compenseren (nystagmus), wat de zaak zeker niet eenvoudiger maakte.

Wat ging er verkeerd: een irritatie van het evenwichtsorgaan, waarschijnlijk door de vliegreis en drukverschillen in het binnenoor. Na 18 uur was het weer over, maar vergeten zal ik dat nooit. Een normaal leven zonder goed werkend evenwichtsorgaan kun je je nauwelijks voorstellen. Dat is iets wat je je eigenlijk nooit realiseert en waardeert, want bij vrijwel iedereen werkt het vrijwel perfect. Dat is iets om dankbaar voor te zijn. Hieronder als voorbeeld iemand met aangeboren nystagmus (veel minder lastig, kennelijk). Let op de ogen. Als ik het zie voel ik nog mijn maag draaien …

Intrigerende integratie 

Het gehoor en het evenwicht is eigenlijk één geïntegreerd orgaan. Het werkt beide op basis van beweging (trillingen in de lucht – geluid – en beweging van het lichaam) met drie verschillende versies sensoren vanuit hetzelfde principe: haarcellen. Telkens afgestemd op de aard van de beweging. Wonderlijk!

Als afsluiting nog een filmpje dat het orgaan voor evenwicht zeer illustratief samenvat (in het Engels, maar met bovenstaande uitleg hopelijk goed te volgen).