O sistema vestibular, formado pelos canais semicirculares, o utrículo e o sáculo do ouvido interno, fornece feedback sobre a posição da cabeça durante breves períodos de rotação rápida da cabeça que resulta em movimentos oculares compensatórios rápidos em uma direção oposta à cabeça rotação. Por exemplo, quando um funcionário de uma cadeira giratória olha para um computador, ele pode manter a fixação no computador, mesmo que seu corpo e cabeça giram na cadeira por movimentos compensatórios dos olhos, chamados reflexos vestibulo-oculares. A informação viaja do ouvido interno ao longo dos nervos vestibulares até os núcleos vestibulares no tronco cerebral, o que produz excitação dos nervos que estimulam o movimento ocular. Esses movimentos oculares compensatórios impedem o desfoque visual durante o movimento da cabeça. Os desequilíbrios dos reflexos vestíbulo-oculares podem causar movimentos oculares rítmicos de um lado para o outro, chamados nistagmo, bem como vertigem, náusea e vômito.
As rupturas dos reflexos vestíbulo-oculares podem resultar de anormalidades no ouvido interno ou no tronco cerebral. A disfunção vestibular periférica associada à doença do ouvido interno pode ser resultado de infecção, excesso de líquido, trauma ou toxicidade de produtos químicos ou drogas. Acidentes vasculares cerebrais, medicamentos ou doenças nervosas degenerativas, como esclerose múltipla, podem produzir disfunção vestibular central, danificando o tronco cerebral. As características da disfunção vestibular periférica incluem a natureza severa de seus sintomas, sua duração de curta duração e o zumbido nos ouvidos associado à condição. Por outro lado, os distúrbios centrais dos reflexos vestíbulo-oculares apresentam sintomas mais leves que a disfunção periférica, mas podem ser mais crônicos.
A síndrome medular lateral de Wallenberg é uma síndrome de AVC bem conhecida que afeta o tronco cerebral e produz desequilíbrio vestibular. Se ocorrer dano devido ao fluxo sanguíneo inadequado para a parte lateral do tronco cerebral, as vias sensoriais são impactadas principalmente, produzindo um acidente vascular cerebral que não causa paralisia ou fraqueza muscular. Os pacientes com essa síndrome se queixam de perda de sensibilidade à dor ou temperatura no mesmo lado da face da lesão, juntamente com perda de dor e sensação de temperatura no lado oposto do corpo. Eles também podem apresentar dificuldade em falar, soluços crônicos, queda da tampa superior do mesmo lado e dificuldade em engolir. A inclinação ocular, a sensação de que o mundo está inclinando e a sensação de ser puxado para um lado são sintomas frequentes que se relacionam à ruptura dos reflexos vestíbulo-oculares.
Os médicos podem detectar a disfunção dos reflexos vestíbulo-oculares fazendo com que o paciente balance a cabeça horizontalmente por quinze segundos. Então, enquanto mantém a cabeça estável, o médico observa a posição dos olhos. Pacientes com desequilíbrios no sistema vestibular experimentam movimentos rápidos dos olhos em direção à região lesada, com reajustes compensatórios de volta à posição reta. Além disso, pacientes com anormalidades bilaterais nos reflexos vestíbulo-oculares demonstrarão uma diminuição da acuidade visual testada em um gráfico de olho quando lerem o gráfico enquanto viram a cabeça para frente e para trás. Para pacientes com problemas vestibulares periféricos, a fixação em objetos remotos e inanimados ajuda a acalmar a náusea e a percepção da visão turva, mas pacientes com problemas centrais não experimentam melhora nos sintomas com a fixação.