Det vestibulära systemet, som består av de halvcirkulära kanalerna, utrikeln och innerörats säck, ger feedback om huvudpositionen under korta perioder av snabb huvudrotation som resulterar i snabba kompenserande ögonrörelser i motsatt riktning mot huvudet rotation. Till exempel, när en kontorist i en snurrstol stirrar på en dator kan han bibehålla fixering vid datorn även om hans kropp och huvud roterar i stolen genom kompenserande ögonrörelser, som kallas vestibulo-okulära reflexer. Information färdas från innerörat längs de vestibulära nerverna till de vestibulära kärnorna i hjärnstammen, vilket ger upphetsning av nerverna som stimulerar ögonrörelser. Dessa kompenserande ögonrörelser förhindrar synoskärpa under huvudrörelser. Obalanser i de vestibulo-okulära reflexerna kan orsaka rytmiska fram och tillbaka, ryckiga ögonrörelser, så kallade nystagmus, såväl som yrsel, illamående och kräkningar.
Störningar i de vestibulo-okulära reflexerna kan bero på avvikelser i innerörat eller hjärnstammen. Perifer vestibulär dysfunktion i samband med inneröratsjukdom kan vara resultatet av infektion, överskott av vätska, trauma eller toxicitet för kemikalier eller droger. Stroke, mediciner eller degenerativa nervsjukdomar, såsom multipel skleros, kan orsaka central vestibulär dysfunktion genom att skada hjärnstammen. Karakteristika för perifer vestibulär dysfunktion inkluderar den allvarliga karaktären av dess symtom, dess kortlivade varaktighet och ringningar i öronen i samband med tillståndet. Å andra sidan har centrala störningar av de vestibulo-okulära reflexerna lindrigare symtom än perifer dysfunktion, men de kan vara mer kroniska.
Wallenbergs laterala medullära syndrom är ett välkänt strokesyndrom som påverkar hjärnstammen och ger vestibulär obalans. Om skada uppstår på grund av dåligt blodflöde till den laterala delen av hjärnstammen, påverkas sensoriska vägar främst, vilket ger en stroke som inte orsakar förlamning eller muskelsvaghet. Patienter med detta syndrom klagar över en förlust av känsel till smärta eller temperatur på samma sida av ansiktet som lesionen, tillsammans med förlust av smärta och temperaturkänsla på motsatt sida av kroppen. De kan också ha svårt att tala, kronisk hicka, sjunkande av det övre locket på samma sida och svårigheter att svälja. Okulär lutning, känslan av att världen lutar och känslan av att dras åt sidan är vanliga symtom som hänför sig till störningen av de vestibulo-okulära reflexerna.
Läkare kan upptäcka dysfunktion hos de vestibulo-okulära reflexerna genom att låta patienten skaka på huvudet horisontellt i femton sekunder. Sedan, medan han håller huvudet stabilt, observerar läkaren ögonpositionen. Patienter med obalans i det vestibulära systemet kommer att uppleva snabba ryck i ögonen mot det skadade området med kompenserande omjusteringar tillbaka till rak position. Dessutom kommer patienter med bilaterala avvikelser i de vestibulo-okulära reflexerna att visa en minskning av synskärpan som testats på ett ögondiagram när de läser diagrammet samtidigt som de vrider huvudet fram och tillbaka. För patienter med perifera vestibulära problem hjälper fixering på avlägsna, livlösa föremål att lindra illamående och medvetenhet om dimsyn, men patienter med centrala problem upplever ingen förbättring av sina symtom med fixering.