El sentido vestibular es el sentido o mecanismo sensorial relacionado con la percepción del movimiento, la sensación de equilibrio y la orientación espacial, siendo de esta forma fundamental para la coordinación de movimientos, adoptar las posturas, regular la velocidad y la mirada. Está situado en la parte interna del oído, en el laberinto óseo del hueso temporal, y funciona de manera involuntaria: a diferencia de la vista o el oído, no podemos dirigirlo a voluntad ni siquiera percibirlo directamente, y solo advertimos su existencia cuando falla, en forma de mareo o vértigo.
El aparato vestibular se compone de dos conjuntos de órganos. Por un lado, el órgano vestibular propiamente dicho, con dos cavidades denominadas utrículo y sáculo, donde existen células ciliadas que detectan el movimiento. Ambas cavidades contienen unas masas gelatinosas —las máculas— cubiertas de pequeños cristales de carbonato cálcico llamados otolitos u otoconias, cuya inercia provoca la inclinación de las células ciliadas cuando la cabeza acelera en línea recta o se inclina respecto a la gravedad. El utrículo registra sobre todo las aceleraciones horizontales y la sáculo las verticales. Por otro lado, los tres canales semicirculares, dispuestos en planos casi perpendiculares entre sí, detectan las rotaciones de la cabeza gracias a unas expansiones en sus extremos, las ampollas, en cuyo interior se aloja la cúpula, una estructura gelatinosa que se desplaza al fluir el líquido que llena los canales, el endolinfa, y que así excita sus células receptoras. La combinación de señales de estos dos sistemas permite al cerebro reconstruir la posición y el movimiento de la cabeza en el espacio tridimensional con gran precisión.
La información recogida por estos órganos viaja por el nervio vestibular, una rama del octavo par craneal, hasta los núcleos vestibulares del tronco encefálico, desde donde se reparte a varios circuitos. El reflejo vestíbulo-ocular estabiliza la mirada contrarrotando los ojos durante el movimiento, de modo que la imagen permanece fija sobre la retina al caminar o girar; el reflejo vestíbuloespinal ajusta el tono de los músculos del cuello, el tronco y las extremidades para mantener la postura. El sistema vestibular no trabaja solo: se integra con la visión y con la propiocepción —la sensación de la posición de las articulaciones y los músculos— para construir una única representación del equilibrio.
Su estudio tiene una historia que abarca siglos. Los canales semicirculares fueron descritos por primera vez por el anatomista italiano Alessandro Achillini en 1521, aunque su función sensorial no se comprendió hasta bien entrado el siglo XIX, cuando los experimentos con animales demostraron que su sección producía pérdida del equilibrio y movimientos rotatorios. A partir de entonces se comprendió que muchos de los síntomas atribuidos a afecciones nerviosas —los vértigos— tenían su origen en este pequeño órgano.
Cuando el sistema falla aparece el vértigo, sensación intensa de giro del entorno o de uno mismo. El cuadro más frecuente es el vértigo posicional paroxístico benigno, causado cuando uno de los otolitos se desprende de la mácula y migra a un canal semicircular, estimulándolo de forma inapropiada al cambiar de postura; se diagnostica con la maniobra de Dix-Hallpike y suele resolverse en unas semanas. El mareo cinético que experimentan muchas personas en vehículos tiene otro origen: una disonancia entre lo que señala el órgano vestibular (movimiento) y lo que registra la vista (reposo, por ejemplo al leer). Otros trastornos, como la enfermedad de Ménière —una acumulación anómala de endolinfa que provoca vértigos, acúfenos y sordera—, muestran lo estrechamente unidos que están en el oído interno los sistemas del equilibrio y de la audición.