Il comprend deux types de structures :
- les canaux semi-circulaires,
- et les organes otolithiques.

Les canaux semi-circulaires (figure 1) sont au nombre de 6 : il existe de chaque côté un canal semi-circulaire horizontal et deux canaux semi-circulaires verticaux : le canal antérieur et postérieur.

(Figure 1)

Les organes otolithiques sont au nombre de 4 : de chaque côté un utricule et un saccule.

Les canaux semi-circulaires renseignent sur les rotations de la tête dans les trois plans de l'espace : ils détectent les accélérations angulaires.

(Figure 2)

Les organes otolithiques renseignent sur l'orientation de la tête par rapport à la gravité et sur ses déplacements linéaires : ils détectent les accélérations linéaires. Cette spécialisation fonctionnelle est rendue possible grâce à la spécialisation du neuroépithélium vestibulaire (figure 2). Il est composé de cellules qui présentent à leur pôle apicale une différentiation ciliaire.

Les informations codées par ces récepteurs sont transmises aux noyaux vestibulaires (figure 3) via les nerfs vestibulaires. Ces noyaux localisés dans le tronc cérébral, de part et d'autre du IV ventricule, présentent la particularité d'être de véritables centres d'intégration sensori-motrices.

(Figure 3)

En effet, outre les afférences vestibulaires, ils reçoivent d'autres informations sensorielles comme les informations visuelles et proprioceptives. Grâce à ces informations pluri-modalitaires, le système nerveux central est ainsi en mesure, dès la première synapse vestibulaire centrale, de reconstituer la position, la vitesse et l'accélération de la tête dans les trois dimensions de l'espace.

Les axones des neurones vestibulaires centraux se projettent au niveau des motoneurones des muscles oculo-moteurs et spinaux et sont à l'origine des réflexes de stabilisation posturale et oculomotrice.

Un dysfonctionnement unilatéral des récepteurs vestibulaires et/ou de leurs voies afférentes se traduit le plus souvent par des vertiges rotatoires, des nausées ou vomissements, des troubles de l'équilibre (sensations d'ébriété ou de déviation lors de la marche) et des oscillopsies. Ces signes peuvent être associés à des acouphènes unilatéraux ou une hypoacousie lorsque la lésion concerne à la fois le système vestibulaire et auditif. Parfois, les vertiges sont absents et les patients se plaignent de diplopie, de nausées, d'illusions sensorielles, voir de sensations de latéropulsion. Une telle symptomatologie est en faveur d'une pathologie otolithique.