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건강한 사람은 자신이 평형을 유지하는 것을 너무나도 당연한 것으로 여깁니다. 해변에서 걷거나
인도나 차도를 따라 걸을 때 어떻게 걸어야 하는지 생각하는 사람은 아무도 없습니다. 한밤중에
잠자리에서 일어나도 비틀거리거나 평형을 잃지 않고 집을 돌아다니는 것이 어렵지 않습니다
너무나 자연스러운 이러한 상황 뒤에는 다음의 다이어그램과 같은 복잡하고 매우 정밀한 시스템의
작동이 필요합니다.
 
 
우리가 평형을 유지할 수 있는 것은 우리의 뇌가 세 가지 다른 수용기(눈, 내이, 피부나 관절에 위치한
감각 수용기)로부터 얻는 정보에 달려 있습니다. 이 세 가지 감각 수용기는 신경말단과 감각 수용체로
부터 신경을 통해 정보를 뇌에 보냅니다. 우리 눈에 보이는 것들이 빛의 형태로 들어오면 신경 섬유들이 뇌에 신호를 보내어 평형을 유지하는데 중요한 시각 정보를 제공합니다.

다리, 팔, 또는 신체 다른 부위가 움직이면 수용체는 근육의 늘어남에 반응하여 신호를 뇌에 보냅니다.
또한 발, 손목, 무릎, 고(엉덩이)관절에 있는 감각 수용체는 압력에 반응하여 감각 정보를 뇌에
전달합니다.

가장 중요한 감각신호는 목으로부터 오는데 이것은 머리가 향하거나 움직이는 방향을 알려주기
때문입니다. 이외에도 발목, 무릎, 엉덩이 관절로부터 오는 감각 신호는 앉아 있거나 서 있을 때 바닥에
대해서 몸이 움직이거나 기울어져 있는지 등의 여부를 알립니다.

전정기관은 세 개의 반고리관과 이석기관으로 구성됩니다. 반고리관의 안쪽에는 감각 수용체가 바닥에
붙어 있어, 머리를 움직일 때 그 안의 내림프액이 관성에 따라 반대 방향으로 움직입니다. 내림프액이
움직일 때 반고리관 안에 있는 감각 수용체가 구부러지고 이에 따라 감각 신호를 뇌에 전달합니다.

전정계의 양측이 정상적인 기능을 가졌다면 양측의 전정계는 감각 신호를 뇌에 대칭적으로 보냅니다.
이렇게 눈, 근육, 관절, 피부, 양측의 전정계로부터 온 모든 감각 신호는 뇌 밑의 뇌간이라 불리는
곳으로 가서 분류되고 종합됩니다.
 
뇌간은 운동 및 통합 중추인 소뇌와 기억과 사고기능을 담당하는 대뇌 피질로부터 신호를 전달받습니다. 뇌간은 평형에 관여하는 모든 정보를 통합하는데, 소뇌는 지속적인 행동을 통해 습득하게 된 자동운동에 대한 정보를 제공하며 대뇌피질은 이전에 습득한 기억을 제공해 줍니다.

예를 들어 ‘얼음길은 미끄럽다’ 라는 사실을 습득한 사람은 평형을 유지하기 위해서 얼음길 위에서는
평상시와 달리 조심스럽게 걷게 됩니다
때때로 뇌간에서 일어나는 통합기능은 아주 복잡한 과정을 거치는데, 이는 예를 들어 한 감각기관에서
제공된 감각정보가 다른 감각기관에서 제공되는 것과 일치하지 않을 때 일어납니다.

운전 중 출발하려는 버스 뒤에 서 있다가 버스가 출발하면 시각 정보는 본인이 움직이는 정보를 뇌간에 전달하나 근육이나 관절의 감각정보는 움직이지 않는다는 정보를 제공하여 잠시 혼란스러워집니다.
그러나 주위가 고정되어 있다는 시각 정보가 다시 제공됨으로써 수정이 이루어집니다.

감각정보의 통합이 이루어지면, 뇌간은 운동 신경을 통해 머리, 목, 눈, 다리, 몸의 나머지 부위에
신호를 전달하여 몸의 중심을 유지하게 하고 움직일 때 선명한 시야를 확보할 수 있게 합니다
 
안구에 전달되는 운동신호는 머리의 움직임과 안구의 운동을 조화시켜 수동적(움직이는 차안에 앉아 있기) 혹은 능동적(달리기, 운동경기 보기) 움직임 동안 시야가 선명하게 합니다.
머리가 움직일 때 일어나는 안구의 움직임은 전정계의 작용으로 자동적으로 일어납니다. 머리가 움직이지 않을 때에는 좌측과 우측의 신호가 서로 같습니다. 그러나 우측으로 머리를 돌리면 우측 반고리관에서의 신호는 강해지는 반면 좌측 반고리관의 신호는 약해집니다. 이 차이가 안구의 움직임을 조절하고 머리를 움직일 때에 선명한 시야를 확보하게 합니다.

뇌로부터 각 근육으로 전달되는 운동신호는 앉을 때나 일어설 때, 혹은 재주넘기를 할 때 등에서 근육을 조절하여 몸의 균형을 유지시켜 줍니다. 뇌간을 떠난 신호의 일부분은 다시 대뇌피질로 전달되며, 재주넘기를 할 때 나무가 회전하는 것처럼 보이는 것은 정상이라는 것을 사고 중추에 전달합니다.

어렸을 때 연습과 반복을 통해서 새로운 것을 학습하는 것은 평형 유지에 있어서도 마찬가지입니다. 감각기관으로부터 뇌간으로, 다시 근육으로 전달되는 신호는 하나의 신호 전달체계를 이룹니다. 이러한 신경망에서의 신호 전달은 반복을 통해서 더 쉽게 일어나며 평형유지가 자동적으로 일어날 때까지 이루어집니다. 무용가나 운동선수들이 반복연습을 하는 것도 이런 이유입니다.

시간이 흐름에 따라 복잡한 움직임들이 자동적으로 일어나게 되며, 자전거나 수영 혹은 스키를 배우는 사람들에게도 이런 이론을 적용할 수 있습니다. 또한 이러한 이론은 손상 받은 전정계를 지닌 사람을 치료하여 어지러움을 덜하게 하거나 중심을 흐트러뜨리는 운동을 하여 치료하는 전정재활치료의 이론적 근간이 됩니다. 시간이 흐름에 따라 뇌는 손상 받은 전정계를 통해 전달되는 신호를 정상이라고 받아들이게 되며 이에 따라 어지러움은 감소하게 됩니다.