מערכת שיווי המשקל מזהה את המיקום ותנועת הראש באמצעות המבוך של האוזן הפנימית, המכיל שלוש תעלות עגולות למחצה ושני איברים אוטוליטיים. האיברים האוטוליטיים מכילים תאי שיער וסטיבולריים אשר נמצאים מתחת לקרום האוטוליטי הספוג באוטוקוניה, גבישי סידן פחמתי. כאשר הראש נע בצורה מסוימת, כגון נענוע הראש קדימה, קרום יחסית כבד זה זז ומזיז את הריסוֹנים שבראש תאי השיער, מה שיוצר דחף עצבי.גם בתעלות עגולות למחצה יש תאי שיער וסטיבולריים, אבל הריסונים שלהם מוקפים בקוּפוּלה ג’לטינית. תנועות הראש, כגון סיבוב, מעוותות את הקופולה, ומזיזות את הריסונים. עבור כל תאי שיער וסטיבולריים, תזוזה לכיוון הריסון הגבוה ביותר מגבירה שחרור של מוליך עצבי, בעוד שתזוזה בכיוון ההפוך מקטינה אותו.מידע זה נשלח אז דרך עצב שיווי המשקל לאזורים נמוכים יותר של המוח, כגון גזע המוח והמוח הקטן, כך שתנועת עיניים ואיזון יכולים להיות מותאמים במהירות כדי לפצות על תנועות הראש. חלק ממידע וסטיבולרי עובר עמוק יותר לקליפת המוח, שם הוא מסייע בתפיסת האוריינטציה של גוף.