Das vestibuläre System, bestehend aus Bogengängen, Utrikula und Innenohrsack, gibt bei kurzzeitigen schnellen Kopfdrehungen eine Rückmeldung über die Kopfposition, die zu schnellen kompensatorischen Augenbewegungen in die entgegengesetzte Richtung des Kopfes führt Drehung. Blickt beispielsweise ein Büroangestellter in einem Drehstuhl auf einen Computer, kann er durch kompensatorische Augenbewegungen, die sogenannten vestibulookulären Reflexe, die Fixierung auf den Computer auch dann beibehalten, wenn sich Körper und Kopf im Stuhl drehen. Informationen wandern vom Innenohr entlang der Vestibularisnerven zu den Vestibulariskernen im Hirnstamm, was eine Erregung der Nerven erzeugt, die die Augenbewegungen stimulieren. Diese kompensatorischen Augenbewegungen verhindern eine visuelle Unschärfe bei Kopfbewegungen. Ungleichgewichte der vestibulookulären Reflexe können zu rhythmischen Hin- und Herbewegungen, zuckenden Augenbewegungen, genannt Nystagmus, sowie zu Schwindel, Übelkeit und Erbrechen führen.
Störungen der vestibulookulären Reflexe können von Anomalien im Innenohr oder Hirnstamm herrühren. Periphere vestibuläre Dysfunktion im Zusammenhang mit einer Innenohrerkrankung kann das Ergebnis einer Infektion, eines Flüssigkeitsüberschusses, eines Traumas oder einer Toxizität gegenüber Chemikalien oder Medikamenten sein. Schlaganfälle, Medikamente oder degenerative Nervenerkrankungen wie Multiple Sklerose können eine zentrale vestibuläre Dysfunktion verursachen, indem sie den Hirnstamm schädigen. Zu den Merkmalen der peripheren vestibulären Dysfunktion gehören die Schwere ihrer Symptome, ihre kurze Dauer und das mit der Erkrankung verbundene Klingeln in den Ohren. Andererseits haben zentrale Störungen der vestibulookulären Reflexe mildere Symptome als periphere Dysfunktionen, können aber auch chronischer sein.
Das laterale medulläre Syndrom von Wallenberg ist ein bekanntes Schlaganfallsyndrom, das den Hirnstamm betrifft und zu einem vestibulären Ungleichgewicht führt. Wenn eine Schädigung aufgrund einer schlechten Durchblutung des seitlichen Teils des Hirnstamms auftritt, werden hauptsächlich sensorische Bahnen beeinträchtigt und es kommt zu einem Schlaganfall, der keine Lähmung oder Muskelschwäche verursacht. Patienten mit diesem Syndrom klagen über einen Verlust des Schmerz- oder Temperaturempfindens auf der gleichen Gesichtsseite wie die Läsion, zusammen mit einem Verlust des Schmerz- und Temperaturempfindens auf der gegenüberliegenden Körperseite. Sie können auch Schwierigkeiten beim Sprechen, chronischen Schluckauf, Herabhängen des Oberlids auf der gleichen Seite und Schluckbeschwerden aufweisen. Augenkippen, das Gefühl, dass die Welt kippt, und das Gefühl, zur Seite gezogen zu werden, sind häufige Symptome, die mit der Störung der vestibulookulären Reflexe zusammenhängen.
Ärzte können eine Dysfunktion der vestibulookulären Reflexe erkennen, indem sie den Patienten fünfzehn Sekunden lang horizontal den Kopf schütteln lassen. Dann beobachtet der Arzt, während er den Kopf stabil hält, die Augenposition. Bei Patienten mit Dysbalancen im Gleichgewichtsorgan werden die Augen schnell in Richtung der geschädigten Region zucken und kompensatorisch in die gerade Position zurückkehren. Darüber hinaus zeigen Patienten mit beidseitigen Anomalien der vestibulookulären Reflexe eine Abnahme der Sehschärfe, wie auf einer Sehtafel getestet, wenn sie die Sehtafel lesen, während sie ihren Kopf hin und her drehen. Bei Patienten mit peripheren vestibulären Problemen hilft die Fixierung an entfernten, unbelebten Objekten, die Übelkeit und das Bewusstsein für verschwommenes Sehen zu lindern, aber Patienten mit zentralen Problemen erleben durch die Fixierung keine Besserung ihrer Symptome.