Het evenwicht

Inleiding
Het evenwichtsorgaan en het gehoororgaan (vooral de cochea) zijn erg nauw met elkaar verbonden. In figuur 1 is duidelijk te zien dat het evenwichtsorgaan en de cochlea nagenoeg één geheel vormen.

labyrint

Figuur 1: Het evenwichtsorgaan heeft een zeer nauwe relatie met het binnenoor.

Het is dan ook niet verwonderlijk dat problemen met het gehoor relatief vaak samengaan met problemen met het evenwicht. Onderzoek naar afwijkingen van het evenwichtsorgaan worden dan ook wel uitgevoerd door KNO-artsen of audiologen. Veel audiciens vragen tijdens de anamnese ook specifiek naar klachten over duizeligheid, op zoek naar afwijkingen van het evenwichtsorgaan.

Anatomie
Het is niet gemakkelijk om het evenwichtsorgaan te bekijken. Het is namelijk een holte, uitgehouwen in het rotsbeen. Deze holte, waarin zich de cochlea en het evenwichtsorgaan bevinden, wordt het "benig labyrint" genoemd. In figuur 1 is het benig labyrint beige gekleurd. Het benig labyrint is gevuld met een vloeistof, de perilymfe. In deze vloeistof drijft als het ware een, ook weer met vloeistof (endolymfe) gevulde, zak. Deze zak, het vliezig labyrint, volgt de contouren van het benig labyrint. In het midden van figuur 1 is een liggend ovaal te zien. Dat is de plaats van de stapesvoetplaat. Ook de plaats van het ronde venster (iets rechts onder het midden) is ingetekend. Zowel de uitsparing van de stapesvoetplaat als de uitsparing van het ronde venster zijn dus in het benig labyrint. Er is ook te zien dat dat het benig labyrint één geheel is. Daarbij bevindt de cochlea zich aan de ene kant en bevindt het evenwichtssysteem zich aan de andere kant. Maar er is geen scheiding tussen deze ruimtes. Voor het vliezig labyrint geldt hetzelfde. Ook dat is één compartiment, met een deel in de cochlea en een deel in het evenwichtssysteem.

Bewegingen zijn er in verschillende richtingen. De eerste indeling, die ook in het evenwichtsorgaan is te herkennen, is een indeling in lineaire bewegingen en draaibewegingen. Deze twee bewegingen zijn dan nog weer wat verder op te splitsen, zoals in tabel 1 wordt weergegeven.

Lineaire bewegingen
- horizontaal (lopen en autorijden)
- verticaal (in een lift)
Draaibewegingen
- voorover / achterover (salto)
- om lengte-as (schroef, pirouette)
- opzij (radslag)

Tabel 1: De verschillende bewegingsrichtingen.

Het evenwichtssysteem maakt ook in eerste instantie de grove indeling lineaire beweging en draaibeweging. De organen die op registratie van deze verschillende bewegingen zijn gericht, zijn bij elkaar in een apart stukje van het benig labyrint geplaatst (zie figuur 1 ). Voor het waarnemen van lineaire bewegingen zijn de sacculus (verticale bewegingen) en utriculus (horizontale bewegingen) aangepast. De draaibewegingen worden door drie halfcirkelvormige kanalen geregistreerd. Deze drie kanalen zijn loodrecht op elkaar geplaatst om zo de drie dimensies te kunnen registreren. De manier waarop de beweging in deze verschillende organen wordt geregistreerd is ook verschillend. Dus lineaire bewegingen worden op een andere manier geregistreerd dan draaibewegingen. Een wat nadere bespreking van de verschillende onderdelen geeft hierin wat meer duidelijkheid.

De receptorcellen van sacculus en utriculus
Het waarnemen van de bewegingen van het hoofd gebeurt in essentie op een vergelijkbare wijze als de trilhaarcellen in de cochlea de beweging van de basaalmembraan waarnemen en doorgeven aan de hersenen. Voor waarneming van een kleine beweging is er echter geen versterkingsmechanisme, vergelijkbaar met de buitenste haarcellen in het orgaan van Corti in de cochlea. Elke beweging wordt waargenomen door de receptorcellen van het evenwichtssysteem.

Bron plaatje:www.memorangapp.com/flashcards/104441/5.01+-+Vestibular+System+Overview/

Figuur 2: De trilhaarcellen van de macula sacculi en de macula utriculi.

Er zijn twee verschillende typen receptorcel, zoals in figuur 2 wordt getoond. Deze receptorcellen hebben, net als de trilhaarcellen in de cochlea, haren die uitsteken aan de bovenkant van de cel. Deze haren zijn hier wel anders gerangschikt. In plaats van een V-vorm of W-vorm, staan de trilharen hier meer als een gropeje bij elkaar. Er zijn ook twee verschillende typen haren: één lang kinocilium en meerdere kortere stereocilia. Per cel kunnen er 60 - 100 stereocilia aanwezig zijn, maar er is altijd maar één kinocilium. Het kinocilium staat niet in het midden van de cel, maar een beetje aan de rand (zie inzet in figuur 2). Er is een ordening van de cellen, die het kinocilium op dezelfde plek hebben. Deze ordening is vooral gericht op de richting van de beweging die moet worden waargenomen. De richting waarin de stereocilia en het kinocilium bewegen, bepaalt hoeveel signalen er per seconde worden afgegeven.

beweging stereocilia

Figuur 3: De reactie van de receptorcel is afhankelijkvan de richting waarin het kinocilium en de stereocilia bewegen.

In figuur 3 is te zien dat de receptorcellen ook in rust een bepaald aantal signalen per seconde afgeven. Afhankelijk van de richting waarin de trilharen worden gebogen worden er meer of minder signalen afgegeven dan in rust. Het aantal signalen dat vanaf deze receptoren wordt geregistreerd in de hersenen, is voor het brein een indicatie voor de richting en de snelheid van de beweging.

Registratie van de beweging
Lineaire bewegingen
De manier waarop de registratie van de bewegingen in het evenwichtsorgaan plaatsvinden, kan misschien het beste worden uitgelegd met de registratie van de horizontale bewegingen zoals die in de utriculus plaats vindt.
Zoals hierboven al is aangegeven, veroorzaakt een afbuiging van de trilharen bovenop de receptorcellen een verandering van de vuurfrequentie en dus een verandering van het aantal stimuli per seconde dat door de evenwichtszenuw wordt doorgegeven naar de hersenen. Deze veranderde stimulusfrequentie is niet gedurende de gehele beweging aanwezig. In figuur 4 is te zien dat de signaalfrequentie bij een toenemende snelheid van de beweging ook toeneemt. Als de beweging constant wordt ( de horizontale rode lijn), neemt de signaalfrequentie af naar de rustfrequentie (horizontale blauwe lijn). Als de constante beweging nog langer voortduurt, blijft de signaalfrequentie op de rustfrequentie. Zodra de beweging langzamen wordt (bij afremmen), neemt de signaalfrequentie af, lager dan de rustfrequentie.
bewegingsregistratie

Figuur 4: De signaalfrequentie vanuit het evenwichtsorgaan naar de hersenen verandert alleen bij verandering van de snelheid.

Deze koppeling tussen veranderende signaalfrequentie bij veranderende beweging bestaat bij alle soorten beweging (lineair, rotatie), met een kleine variatie, afhankelijk van het type beweging dat wordt geregistreerd. Met andere woorden: het evenwichtssysteen registreert alleen een verandering van de snelheid van bewegen. Bij een horizontale beweging, zoals die wordt waargenomen in de macula utriculi is het heel goed te zien dat dit een gevolg is van de massatraagheid van de otolietmembraan (zie figuur 5).

Figuur 5: De macula utriculi

De beide maculae (die van de sacculus en die van de utriculus), zijn als het ware "velden" met trilhaarcellen die in de wand van een ruimte in het vliezig labyrint liggen ingebed. Deze twee ruimtes, de sacculus en de utriculus, worden weergegeven in figuur 1. De trilharen van de receptorcellen steken boven de cel uit, maar steken niet direct uit in de endolymfe. In plaats daarvan steken de trilharen in een gelatineuze massa. Op deze massa liggen kleine kristallen, de otolieten of otoconiën. Samen vormen zij de otolietmembraan. De otolietmembraan is zwaarder dan de endolymfe waarin dit systeem ligt. Daardoor zal de otolietmembraan bij een (plotselinge) versnelling een klein beetje achterblijven bij de beweging van het hoofd. Deze beweging veroorzaakt een afbuiging van de trilharen (figuur 3), wat als gevolg heeft dat er een signaal naar de hersenen wordt gestuurd.
Als de versnelling van de beweging overgaat in een constante snelheid, komt de otolietmembraan weer geleidelijk op zijn oorspronkelijke plaats en zal de signaalfrequentie weer gelijk worden aan de signaalfrequentie in rust (figuur 4). Ook bij vermindering van de snelheid, dus bij remmen, schiet de otolietmembraan als het ware door en veroorzaakt dit een buiging van de trilharen en dus weer een signaal naar de hersenen. In dit geval is het een signaal dat net tegenovergesteld is aan het signaal dat wordt afgegeven bij versnelling.
De registratie van bewegingen in het verticale vlak, dus in de macula sacculi, gaat op vergelijkbare wijze. Ook hier bevinden de trilharen van de receptorcellen zich in een gelatineuze laag waarin zich, voor extra gewicht, otoconiën bevinden.

Draaibewegingen
De opbouw van de receptoren voor draaibewegingen is iets anders dan voor die in de macula sacculi en de macula utriculi. De receptorcellen voor de draaibewegingen bevinden zich op een cruciale plaats in de halfcirkelvormige kanalen. Aan het begin van elke boog bevindt zich een verwijding, de ampulla. In deze ampulla bevindt zich een benige richel (crista), waarop de haarcellen zich bevinden. De haren van deze haarcellen steken ook uit in een gelatineuze massa, en vormen zo de cupula (figuur 6). Maar anders dan bij de maculae bevinden zich hier geen otolieten in de gelatineuze massa.

Figuur 6: De receptoren in het evenwichtsorgaan voor draaibewegingen (links) en voor lineaire bewegingen (rechts).

De registratie van draaibewegingen gebeurt ook op basis van massatraagheid. Maar het is een net iets ander mechanisme. Draaibewegingen in elke willekeurige richting worden waargenomen in de halfcirkelvormige kanalen. Bij een draaibeweging van het hoofd blijft de beweging van de vloeistof in de halfcirkelvormige kanalen achter bij die draaibeweging. Daardoor worden de receptorcellen van de halfcirkelvormige kanalen omgebogen en wordt er een signaal doorgegeven naar de hersenen.

De stand van de receptoren
In de bovenstaande uitleg van de werking van het evenwichtssysteem, is er van uit gegaan dat de verschillende receptoren ook in de verschillende vlakken liggen waarin ze de beweging registreren. De macula utriculi ligt dan horizontaal, de macula sacculi ligt verticaal en de halfcirkelvormige kanaen staan niet alleen loodrecht op elkaar, maar het horzontale kanaal ligt horizontaal, met de andere kanalen hier haaks op. Voor het begrip van de manier waarop bewegingen van het hoofd (en het lichaam) worden geregistreerd, is dat een goede aanname.

Bron plaatje:https://clinicalgate.com/the-vestibular-system/

Maar in werkelijkheid liggen de receptoren niet geheel in het vlak waarnaar ze genoemd zijn.

evenwicht orientatie

Figuur 7: De vlakken waarin de verschillende onderdelen van het evenwichtssysteem zijn georiënteerd.

In figuur 7 wordt schematisch aangegeven wat de richting is waarin de verschillende onderdelen projecteren. Daarin is te zien dat de macula utriculi in een hoek van ongeveer 30° omhoog wijst. Als de macula utriculi in het horizontale vlak gebracht moet worden, dan moet het hoofd licht voorovergebogen zijn. De macula sacculi maakt een hoek van 60° met het horizontale vlak. Maar dat is van opzij gezien. De hoek die de macula sacculi en macula utriculi met elkaar maken, is 90°. Van voren gezien ligt de macula sacculi wel in het verticale vlak.
De consequentie van deze orientatie is dat bij een horizontale beweging een registratie in zowel de macula sacculi als in de macula utriculi komt. Dit komt de precisie van de registratie ten goede.

De vlakken waarin de halfcirkelvormige kanalen liggen zijn ook in figuur 7 aangegeven. De vlakken van de halfcirkelvormige kanalen staan wel loodrecht op elkaar, maar ook hier is er een afwijking van liggen van de vlakken. De horizontale boog maakt, net als de macula utriculi een hoek van 30° met het horizontale vlak. Omdat de andere bogen loodrecht op de horizontale boog liggen, staan de anterieure boog en de posterieure boog dus ook niet rechtop, maar wat scheef. De anterieure boog en de posterieure boog staan daarnaast ook nog in een hoek van 45° met de voor-achter as.
Door deze hoek van 45° ontstaat er iets eigenaardigs: de linker posterieure boog en de rechter anterieure boog staan in hetzelfde vlak!. Hetzelfde geldt voor de rechter posterieure boog en de linker anterieure boog, kijk maar in figuur 7) De ipsilaterale anterieure boog en de contralaterale posterieure boog staan weliswaar in hetzelfde vlak, maar de draairichting van de beide bogen is wel tegengesteld. Deze tegenovergestelde draairichting van de ipsilaterale boog en de contralaterale boog komt ook voor bij de beide horizontale bogen. Deze tegengestelde draairichting van de beide bogen heeft bepaalde consequenties. Dat is goed uit te leggen door te kijken wat er gebeurt als het hoofd wordt gedraaid.

hoofddraai

Figuur 8: De beide horizontale bogen geven een verschillend signaal af als het hoofd wordt gedraaid.

In figuur 8 wordt het hoofd naar links gedraaid. De beide horizontale bogen zijn getekend en voor het gemak wordt er hier weer vanuit gegaan dat de horizontale bogen ook inderdaad horizontaal liggen. De ampulla van beide bogen bevindt zich mediaal en als het hoofd niet beweegt geeft het systeem een bepaald aantal signalen per seconde af. Hier is in het linker plaatje weergegeven dat er 90 spikes (signalen) per seconde worden afgegeven als het hoofd niet beweegt. Als het hoofd naar links draait (rechter plaatje) ontstaat er een vloeistofstroom in de horizontale bogen, die tegengesteld is aan de draairichting. Hierdoor worden de trilharen van de rechter cupula "naar voren" bewogen. Naar voren bewegen van de trilharen heeft hier als gevolg dat er minder spikes per seconde worden afgegeven.
De trilharen van de linker cupula worden "naar achter" bewogen, met als gevolg dat er meer spikes per seconde worden afgegeven naar de hersenen. Bij een draaibeweging van het hoofd geeft het ene evenwichtsorgaan dus meer signalen af dan in de rustsituatie, en het andere evenwichtsorgaan geeft minder signalen af dan in de rustsituatie. Deze twee verschillende signalen van de verschillende evenwichtsorganen geven het brein de informatie dat het hoofd een bepaalde kant op gedraaid wordt.
Doordat de verschillende bogen niet precies in het horizontale en het verticale vlak staan, wordt een eenvoudige beweging als het kijken naar links (of naar rechts), voor een meer of minder groot deel in alle drie de bogen aan beide kanten geregistreerd. Het brein weet dus (onbewust) heel nauwkeurig welke beweging het hoofd precies maakt.

De orientatie van de haarcellen
In figuur 2 is te zien dat de trilharen op de receptorcellen van het evenwichtssysteem van ongelijke lengte zijn. De langste (en belangrijkste) trilhaar, het kinocilium, staat aan één zijde van de cel, de stereociliën zijn gericht naar het kinocilium. In figuur 3 is te zien dat de richting waarin het kinocilium afbuigt, bepalend is voor het aantal signalen dat per seconde naar de hersenen wordt verstuurd. Nadere analyse van de trilhaarcellen van de cupula, laat zien dat de oriëntatie van de trilharen van de cupula (bij elk halfcirkelvormig kanaal) hetzelfde is. Met andere woorden: bij alle trilhaarcellen in de cupula staat het kinocilium aan dezelfde kant van de trilhaarcel.

richting trilhaarcellen

Figuur 9: De oriëntatie van de trilhaarcellen in de verschillende receptoren van het evenwichtsorgaan.

In figuur 9 is de oriëntatie van de receptorcellen in de crista ampullaris weergegeven. Ook de orientatie van de trilhaarcellen in de macula sacculi en macula utriculi is hier weergegeven. Daarbij bljkt dat de oriëntatie van de trilhaarcellen in de maculae niet zo eenduidig is. De macula is opgedeeld in twee helften, waarbij de orientatie van de trilhaarcellen bij de macula sacculi vanuit een scheidslijn (de striola) naar buiten. De oriëntatie van de trilhaarcellen van de macula utriculi is net andersom: daar zijn de trilhaarcellen georiënteerd naar de striola toe.
Dit heeft als gevolg dat bij een beweging in een bepaalde richting, de ene helft van de macula meer signalen afgeeft, terwijl de andere helft van de macula minder signalen afgeeft. Daarnaast zijn er ook nog wat kleine verschillen in de hoek van de oriëntatie, waardoor de registratie van de lineaire beweging zich niet beperkt tot eenvoudigweg "vooruit - achteruit" / "links - rechts" (utriculus) en "omhoog - omlaag" (sacculus).

De zenuwen van het evenwichtsorgaan

Bron plaatje: http://what-when-how.com/neuroscience/auditory-and-vestibular-systems-sensory-system-part-2/

De informatie die de receptoren verzamelen, moet worden doorgegeven naar de hersenen, zodat er iets mee gedaan kan worden.

evenwicht zenuwen

Figuur 10: Het vliezig labyrint met de zenuwen naar de verschillende onderdelen.

In figuur 10 is te zien dat de onderdelen van het evenwichtssysteem, dus de drie halfcirkelvormige kanalen en de macula sacculi en de macula utriculi, elk hun eigen tak van de evenwichtszenuw hebben. De evenwichtszenuw voegt zich op enig moment bij de gehoorzenuw die informatie vergaart uit de cochlea. Gezamenlijk gaan deze twee zenuwen verder als de achtste hersenzenuw (N. VIII). De achtste hersenzenuw heet ook wel de Nervus Statoacusticus, of de Nervus Vestibulocochlearis. Deze benaming geeft terecht weer dat de informatie die door deze zenuw wordt doorgegeven zowel uit het evenwichtsorgaan ("stato-" of "vestibulo-") als uit het gehoororgaan ("-acusticus" of "-cochlearis") afkomstig is. Deze zenuw gaat, samen met de N. Facialis door de meatus acusticus internus (de "inwendige gehoorgang") naar de hersenen in de schedelholte.
Het deel van de N. VIII dat de informatie over het gehoor transporteert, komt uiteindelijk aan in de auditieve cortex. Daar vandaan gaat het naar allerlei gebieden in de hersenen die iets met deze informatie kunnen doen. De informatie uit het evenwichtsorgaan komt ook in de hersenen terecht, maar heeft ook veel andere vertakkingen die te maken hebben de de functie van het evenwicht: zorgen dat het organisme in balans blijft en weet wat zijn positie in de ruimte is.

tabel

Tabel 2: schematisch overzicht van de systemen die betrokken zijn bij het bewaren van de gewenste positie in de ruimte.

In tabel 2 is schematisch weergegevn hoe alle verschillende systemen samenwerken om de gewenste postite te handhaven. In essentie zijn er drie systemen om er voor te zorgen dat bijvoorbeeld de balans wordt bewaard:

Het evenwichtsorgaan
De visus
De propriocepsis

Een goede coordinatie van deze systemen is belangrijk, maar zoals bij veel systemen in het lichaam, ook hier is er sprake van enige reserve in het systeem. Van de drie hierboven genoemde systemen zijn er maar twee nodig om goed te functioneren. Daardoor kan je ook rechtop blijven staan met de ogen dicht. Hoewel het er niet gemakkelijker op wordt, is het ook mogelijk om zonder evenwichtsorganen de houding te bewaren. Onder propriocepsis wordt de registratie van spierspanning en druk op de huid verstaan. Daardoor is het ook met de ogen dicht mogelijk om de positie van het lichaam of een deel er van te bepalen. Al deze informatie wordt dus geïntegreerd in de hersenen zodat we ons bewust zijn van de positie an het lichaam. Maar soms moet er een heel snelle correctie plaatsvinden, bijvoorbeeld bij struikelen. Dan is er geen tijd om eerst na te denken over wat er gebeurt en wat er gedaan moet worden. Dan treden reflexen in werking. De aansturing van deze reflexen gaat bijna rechtstreeks.

Figuur 11: De verschillende zenuwbanen die geassocieerd zijn met het evenwicht.

In figuur 11 zijn de verschillende zenuwbanen die een verband hebben met het evenwichtsorgaan aangegeven in de verschillende structuren van de hersenstam en de hersenen. Hier is te zien dat er bijna rechtstreekse banen naar beneden gaan, naar de spieren in het lichaam (via de tractus vestibulospinalis). Er is ook een verbinding naar de kernen van de oogzenuwen. Er is een belangrijke reflectoire koppeling tussen de ogen en het evenwichtsorgaan. Bijvoorbeeld bij lopen gaat het hoofd op en neer. Daardoor bewegen de ogen ook op en neer, en natuurlijk registreert het evenwichtsorgaan deze beweging ook. De reflectoire koppeling met de oogspieren zorgt ervoor dat de ogen gestabilissert worden. Daardoor beweegt het beeld niet en kunnen bijvoorbeeld de straatnaambordjes tijdens het lopen, of zelfs tijdens hardlopen, gewoon worden gelezen. Als deze koppeling er niet zou zijn, zou dat niet mogelijk zijn en zouden de straatnaambordjes alleen bij stilstand gelezen kunnen worden.
De koppeling met het cerebellum (de kleine hersenen) is van belang omdat de kleine hersenen de bewegingen van de spieren coördineren. De kleine hersenen zorgen ervoor dat bewegingen soepel en geleidelijk gaan.

Bron plaatje: http://www.arhantayoga.nl/yoga-oefeningen/kraai-kakasana/

Positie in stand houden
Hoe de verschillende systemen moeten samenwerken is mooi te zien in onderstaande reeks waarin de yoga positie "de kraai" wordt ingenomen.
yoga kraai

Figuur 12: Verschillende stappen op weg naar de yogapositie kakasana (kraai).

Van links naar rechts gebeurt er in figuur 12 een aantal dingen:

De stand van het hoofd verandert.
- Deze verandering wordt waargenomen door het evenwichtsorgaan. Het hoofd kantelt iets, waardoor de otolieten van de macula utriculi verschuiven en een signaal afgeven. Ook de halfcirkelvormige kanalen registreren een verandering van de positie van het hoofd.
De ogen registreren een positieverandering van het hoofd ten opzichte ven de grond. Deels gestuurd door het evenwichtsorgaan zal ook de stand van de oogbol zich aanpassen
Het systeem van de prorioceptie regsitreert verschillende veranderingen.
- De handpalmen registreren dat de drukverdeling verandert als het lichaam meer naar voren beweegt.
- De spieren in de armen registreren een verandering van de positie van het lichaam en passen hun spanning aan om de positie in stand te houden.
- In de gewrichten wordt de mate van buiging waargenomen en eventueel aangepast om de juiste pose te bereiken.

Dit alles gebeurt tegelijkertijd, met meer of minder bewuste sturing vanuit de hersenen. Het bereiken van deze positie en het in stand houden van deze positie vergt ook een feedbackmechanisme waarbij het brein continu de stand van de verschillende ledematen registreert en aanpast om het evenwicht te bewaren. De coördinerende taak is weggelegd voor de kleine hersenen, die met behulp van alle input van de verschillende receptoren de houding in stand houdt.

Onderzoek van het evenwicht
Het is mogelijk om het evenwichtssysteem te onderzoeken. Omdat bij het onderzoek naar het functioneren van het evenichtssysteem gebruik gemaakt wordt van bestaande reflectoire koppelingen, zullen deze reflexen hierbij worden besproken.

De vestibulo-oculaire reflex en bewegingvan de halfcirkelvormige kanalen
In figuur 13 wordt de vestibulo-oculaire reflex schematisch weergegeven. De reflex begint onderaan in de figuur, met de beweging van de vloeistof in de halfcirkelvormige kanalen, als gevolg van draaiing van het hoofd. Het hoofd wordt naar rechts gedraaid, waardoor de vloeistofstroom van het horizontale kanaal een (relatief gezien) tegengestelde beweging maakt. De rechter boog geeft daardoor meer prikkels af (= activatie), terwijl de linker boog minder prikkels afgeeft (= remming).

Bron plaatje: https://en.wikipedia.org/wiki/Vestibulo–ocular_reflex

Figuur 13: De zenuwbanen van de vestibulo-oculaire reflex.

Deze prikkels worden naar de hersenen doorgegeven, maar komen ook in de zenuwbanen van de vestibulo-oculaire reflex terecht. De activerende signalen vanuit de rechter boog worden gestuurd naar de oogspieren die het oog naar links bewegen. Bij het linker oog is dat de m. rectus lateralis, bij het rechter oog is dat de m. rectus medialis. In figuur 13 zijn dat de spieren die rood gekleurd zijn, om aan te geven dat dit de spieren zijn die geactiveerd worden, en dus samentrekken.

Nystagmus is de medische term voor een bepaalde oogbeweging. Het oog beweegt rustig naar één kant, om vervolgens weer in een snelle beweging terug te gaan naar de middenpoitie, als een soort correctie. De richting van de nystagmus wordt aangeduid naar de richting van de snelle fase. Een nystagmus kan in alle richtingen optreden: horizontaal en verticaal, maar ook rotatoir.
De registratie van de nystagmus is in de figuur hiernaast weergegeven. Bij de bovenste registratie gaat de lijn eerst snel omhoog en vervolgens wat langzamer omlaag. De snelle lijn omhoog geeft aan dat het oog snel naar rechts gaat, dus dit is een nystagmus naar rechts.
In de onderste registratie is de snelle slag omlaag, dus is de nystagmus hier naar links.

Deze beweging naar links kan niet tot stand komen als niet tegelijkertijd de spieren die het oog naar rechts bewegen, zich ontspannen. Daarom wordt er vanuit de linker boog een remmend signaal gestuurd om er voor te zorgen dat de blauw gekleurde spieren zich ontspannen.
Deze reflex heeft dus als gevolg dat, bij draaiing van het hoofd, de ogen op dezelfde plek gericht blijven. Het kan getest worden doordat een onderzoeker het hoofd van de proefpersoon beweegt, terwijl de proefpersoon gevraagd wordt naar een vast punt te kijken. De proefpersoon beweegt het hoofd dus niet zelf.
Maar het kan ook heel goed getest worden als de proefpersoon zelf actief het hoofd beweegt. Dat kan zelfs op dit moment: kijk naar DIT WOORD en schudt tegelijkertijd met het hoofd "nee". Bij een goed werkende reflex zijn de woorden, ondanks de beweging van het hoofd, nog steeds scherp en kunnen ze gelezen worden terwijl het hoofd heen en weer beweegt. Het werkt ook bij "ja" knikken. De vestibulo-oculaire reflex zorgt er dus voor dat de beweging van het hoofd wordt gecompenseerd door een tegengestelde beweging die de snelheid en de grootte van de beweging van het hoofd precies opheft. Ongemerkt wordt deze reflex veelvuldig gebruikt: het zorgt er voor dat het beeld scherp blijft bij lopen.

Bepaling van de werking van de halfcirkelvormige kanalen
De reflectoire beweging van de ogen is een maat voor de werking van het evenwichtssysteem. Bij onderzoek naar het functioneren van het evenwichtssysteem wordt daarom de beweging van de ogen gemeten. Dat kan op twee manieren:

Meting van de activiteit van de oogspieren.
Als spieren aanspannen is er een kleine elektrische spanning meetbaar. Dat wordt gemeten door elektrodes te plakken in de buurt van de oogspieren. De gemeten spieractiviteit wordt grafisch weergegeven. De oogbeweging die gemeten wordt heet een nystagmus. Daarom wordt deze manier van meten ElectroNystagmoGrafie (ENG) genoemd. Deze manier van meten wordt getoond in figuur 14, foto A.
Filmen van de oogbeweging.
Met behulp van een speciale bril, met daarin een infraroodcamera, wordt de beweing van de ogen gefilmd. Speciale software registreert daarbij de beweging van de ogen en geeft deze bewegingen grafisch weer. Deze vorm van registratie heet VideoNystagmoGrafie (VNG). Deze manier van meten wordt getoond in figuur 14, foto B en C.

Bron foto A: http://medinstrum.com/vestibular-testing-equipment/
Bron foto B en C: http://euthymiades.com.cy/electronystagmography-eng-videonystamography-vng-testing/

Figuur 14: de proefpersoon bij ENG (A) en bij VNG (B en C).

Op deze manier kunnen de oogbewegingen worden geregistreerd en geanalyseerd. Deze reflectoire oogbewegingen kunnen bij onderzoek van het evenwicht op verschillende manieren worden teweeggebracht:

Draaistoelonderzoek
Calorisch onderzoek
Head Impulse Test

I Het draaistoelonderzoek
Dit onderzoek wordt uitgevoerd terwijl de proefpersoon in een stoel zit die kan ronddraaien. Door de klant te laten draaien, terwijl het hoofd in een hoek van ongeveer 30° naar beneden is gericht, wordt het horizontale kanaal van het evenwichtsorgaan gestimuleerd. Na enige tijd draaien is de vloeistof in dit kanaal weer tot rust gekomen en gaan er geen signalen meer naar de hersenen. Als op dat moment de draaiing van de stoel wordt gestopt, dat treedt er weer een vloeistofstroom op in dit kanaal en ontstaat er reflectoir een nystagmus. Deze nystagmus kan gezien en gemeten worden. Er is een karakteristiek verloop: eerst neemt de grootte van de uitslag van de ogen (nystagmus) toe, om na enige tijd weer kleiner te worden.

II Calorisch onderzoek
Bij dit onderzoek ligt de proefpersoon op een onderzoekstafel met het hoofd zo gebogen dat het horizontale halfcirkelvormige kanaal in verticale positie staat. Er wordt nu bij de proefpersoon koud water of warm water in het oor gespoten. Een variant is om gebruik te maken van warme of koude lucht. De temperatuur van het water is 7° onder of boven lichaamstemperatuur, dus 30° of 44°. Bij gebruik van warme lucht is er afgesproken dat de temperatuur 13° onder of boven lichaamstemperatuur ligt, dus 24° en 50°. Om voldoende effect te sorteren moet de waterstroom of luchtstroom gedurende enige tijd in de gehoorgang stromen.

Door de lagere of hogere temperatuur in de gehoorgang verandert de temperatuur van de vloeistof in het horizontale kanaal. Meer bepaald alleen van het deel van het horizontale kanaal dat zich vlak bij de gehoorgang bevindt. Omdat de warme vloeistof zich naar boven verplaatst, ontstaat er een vloeistofstroom in dit kanaal en ontstaat er een nystagmus. Na het stoppen van het toedienen van water of lucht in de gehoorgang, verdwijnt de nystagmus weer geleidelijk. De reactie op warmte of koude in het oor is voorspelbaar. Door op het ikoontje hiernaast te klikken opent een nieuw scherm. Daarin kan, door warm of koud water in het oor te spuiten, de nystagmus worden waargenomen.
De richting van de nystagmus (de snelle slag) is makkelijk te onthouden met een Engels ezelsbruggetje: "COWS". Dit staat voor:Cold Opposite, Warm Same. Dus bij irrigatie met koud water gaat de nystagmus naar de contralaterale zijde, en bij irrigatie met warm water gaat de nystagmus naar de ipsilaterale zijde. Dat is ook te zien in het scherm achter het ikoontje hierboven.
nystagmusregistratie

Figuur 15: De registratie van de oogbewegingen bij calorisch onderzoek. Er is hier sprake van normale reacties. (Klik op de figuur voor een groter beeld)

De beweging van de ogen wordt op twee manieren weergegeven, in figuur 15 is de weergave van de oogbeweging, zoals geregistreerd wordt met VNG of ENG. In een dergelijke registratie betekent een opgaande lijn dat de ogen naar rechts bewegen. Een neergaande lijn houdt in dat de ogen naar links bewegen. De kleuren van de grafiek geven aan of er warm (rood) of koud (blauw) water is gebruikt. Bij de twee bovenste registraties ( Rechter oor 30 °C en Linker oor 44 °C) is te zien dat de lijnen langzaam omhoog lopen om dan snel omlaag te gaan. Er is dus een nystagmus naar links. Dat klopt, want de regel bij calorisch onderzoek is dat bij koud water de nystagmus naar de andere kant gaat, dus Rechts koud = nystagmus naar Links. Bij warm water gaat de nystagmus naar dezelfde kant, dus: Links warm = nystagmus naar Links. Ook voor de onderste twee registraties geldt dat de nystagmus naar dezelfde kant gaat. Hier lopen de opgaande lijnen veel stijler dan de neergaande lijnen, de nystagmus is dus naar rechts.
nystagmus vlinder

Figuur 16: De registratie van de snelheid van de langzame slag van de nystagmus bij calorisch onderzoek. (Klik op de figuur voor een groter beeld)
Deze vorm van registreren geeft nog niet veel informatie. Daarom wordt er meer gebruik gemaakt van een andere registratie, de registratie zoals wordt getoond in figuur 16. In deze grafieken wordt het verloop van de sneldheid van de langzame slag van de nystagmus (Slow Phase Velocity, SPV) in de tijd weergegeven. Deze snelheid wordt weergegeven in graden per seconde. Het blijkt dat de snelheid van de langzame slag van de nystagmus in de tijd varieert en ook een aanwijzing kan geven voor de werking van het evenwichtssysteem. Zowel in figuur 15, als in figuur 16 wordt op de verticale as de snelheid van de oogbeweging in graden per seconden weergegeven. Op de horizontale as is de tijd uitgezet. In beide figuren is ook de richting van de beweging af te lezen: omhoog betekent oogbeweging naar rechts, omlaag betekent: oogbeweging naar links. Voor figuur 16 is de horizontale lijn in het midden de nullijn. Punten boven deze lijn betekenen een oogbeweging naar rechts, punten onder deze lijn betekenen een oogbeweging naar links. Hier geeft de hoogte van het punt aan wat de snelheid is. Maar let op: dit is de snelheid van de langzame slag van de nystagmus. Vergelijk daarom figuur 15 en figuur 16 met elkaar. De vergrotingen van deze figuren kunnen daartoe het beste naast elkaar weergegeven worden. In figuur 15, is in de grafiek "Rechter oor 30 °C" de richting van de snelle slag omlaag, dus naar links. In figuur 16 wordt voor deze zelfde meting de snelheid van de langzame slag geregistreerd. Die is tegengesteld van richting aan de snelle slag. Daarom staan de punten in deze meting boven de horizontale lijn in het midden, dus naar rechts.

III Head Impulse Test
Bij dit onderzoek wordt de reactie van de ogen gemeten, zoals die optreedt bij een snelle beweging van het hoofd. Daartoe beweegt de onderzoeker het hoofd van de proefpersoon een aantal keer met een snelle beweging zijwaarts en weer terug naar recht vooruit. De proefpersoon moet daarbij fixeren op een punt recht voor hem. Bij deze test wordt niet alleen de beweging van de ogen gemeten, maar ook de beweging van het hoofd. Bij een normale uitslag is de beweging van het hoofd net tegengesteld aan de beweging van de ogen. Door beide bewegingen van elkaar af te trekken kan de positie van het "oog in de ruimte" worden berekend. Theoretisch zou het oog dan steeds in dezelfde positie moeten staan, omdat gefixeerd wordt op een vast punt.

Bron:https://synapse.koreamed.org/

Figuur 17: De bewegingen van het hoofd en de ogen bij meting van de Head Impulse Test.

In figuur 17 is de uitvoering van deze test te zien. De onderzoeker houdt het hoofd van de proefpersoon met twee handen vast, terwijl de proefpersoon de ogen fixeert door naar de neus van de onderzoeker te blijven kijken, ook als het hoofd wordt bewogen. Een beweging van het hoofd naar rechts geeft, bij een goed functionerend horizontaal kanaal, een directe beweging van de ogen tegenovergesteld aan de richting waarin het hoofd werd bewogen. In deze foto's wordt de uitvoering van de test getoond waarbij de onderzoeker moet vaststellen of de ogen goed meebewegen of niet. Dat is erg lastig en niet nauwkeurig genoeg. Daarom is er een registratie systeem aan gekoppeld, waarbij met een camera de positie van de ogen wordt gefilmd: video Head Impulse Test (vHIT). Deze beweging van de ogen wordt meteen omgezet in een grafische weergave voor nadere analyse.

Bron:http://www.medicalexpo.com/prod/otometrics/product-70796-473486.html

Bron:http://madsen.hu/en/products/impulse/

Figuur 18: Een proefpersoon met speciale bril voor registratie van hoofdbewegingen en oogbewegingen.

In figuur 18 is een proefpersoon voorzien van een speciale bril waarbij een camera de bewegingen van het oog filmt en dit registreert. Het voordeel hiervan is dat er een resultaat (de beweging van de ogen in reactie op de snelle beweging van het hoofd) vastgelegd kan worden. Daardoor wordt de meting niet meer afhankelijk van de waarneming van de onderzoeker. Omdat ook kleine bewegingen van de ogen kunnen worden geregistreerd, is het ook mogelijk om kleine afwijkingen zichtbaar te maken. De diagnostiek wordt daar nauwkeuriger door.
resultaat HIT test

Figuur 19: De uitslag van een vHIT test bij een normaal functionerend evenwichtsorgaan

In figuur 19 is te zien dat de beweging van de ogen in tegengestelde richting van de beweging van het hoofd is. Na de snelle grote beweging van het hoofd is ook een kleine beweging door het midden en de compensatie daarvan te zien. Ook deze beweging wordt met de ogen gevolgd. Het aantal keren dat de test is afgenomen staat ook in het resultaat vermeld. De test geeft alle keren dezelfde reactie van de ogen.
Het voordeel van de Head Impulse Test is dat met deze test ook het verticale kanaal getest kan worden, door het hoofd niet heen en weer, maar op en neer te bewegen.

Bepaling van de werking van de utriculus
Het bepalen van de werking van de utriculus ( en de N. vestibularis superior), die voornamelijk de horizontale bewegingen registreert, gebeurt met behulp van oVEMP. Deze test meet de elektrische activiteit van de extra-oculaire spieren en meet de reactie van de contralaterale utriculus.

VEMP betekent: Vestibular Evoked Myogenic Potential. Dat houdt dus in dat er door prikkeling van het evenwichtsorgaan ("Vestibular") een elektrisch spiersignaal ("Myogenic Potential") wordt opgewekt ("Evoked"). Het elektische signaal van de spieren ontstaat doordat spieren aanspannen of ontspannen. Deze potentialen kunnen op twee plekken gemeten worden: bij de oogspieren (oVEMP van ocular) en in de hals (cVEMP van cervical).

Bepaling van de werking van de sacculus
Het bepalen van de werking van de sacculus ( en de N. vestibularis inferior) die voornamelijk de verticale bewegingen registreert, gebeurt met behulp van cVEMP. De meting vindt plaats door de elektrische activiteit van de m. sternocleidomastoïdeus (een spier in de hals) te meten. Met deze meting wordt de ipsilaterale sacculus getest

OPGAVE 1

Door op het figuur te klikken verschijnt er een scherm met meerkeuze oefenvragen.