Τα ημικυκλικά κανάλια είναι γεμάτα με υγρό, χοντρικά ημικυκλικοί σωλήνες που αποτελούν μέρος της δομής του εσωτερικού αυτιού. Τα κανάλια βρίσκονται σε ορθή γωνία μεταξύ τους, είναι όλα προσαρτημένα και ανιχνεύουν οριζόντια και κάθετη κίνηση καθώς και επιτάχυνση. Η κίνηση του υγρού, που ονομάζεται ενδόλυμφα, μέσα στα κανάλια προκαλεί μετατόπιση και κίνηση μικροσκοπικών τριχών, ή βλεφαρίδων, μέσα στους σωλήνες. Μικροσκοπικά σωματίδια μέσα στην ενδόλυμφα λειτουργούν επίσης για να διεγείρουν τους βλεφαρίδες. Οι βλεφαρίδες λειτουργούν ως αισθητήρες κίνησης, στέλνοντας πληροφορίες στον εγκέφαλο που ερμηνεύονται ότι βοηθούν στη διατήρηση της ισορροπίας.
Υπάρχουν τρία ημικυκλικά κανάλια: το οριζόντιο, γνωστό και ως πλευρικό κανάλι. το ανώτερο κανάλι, που ονομάζεται επίσης πρόσθιο κανάλι. και το οπίσθιο ημικυκλικό κανάλι. Το οριζόντιο ημικυκλικό κανάλι ανταποκρίνεται στην οριζόντια κίνηση της κεφαλής και τα άλλα δύο ημικυκλικά αντιδρούν σε κάθετες κινήσεις. Η μετακίνηση υγρού μέσα στα κανάλια είναι μια αιτία ζάλης. Αφού ένα άτομο γυρίζει γύρω, το υγρό μέσα στα κανάλια συνεχίζει να κινείται πάνω από τους βλεφαρίδες αφού σταματήσει η περιστροφή, δίνοντας την αίσθηση ότι η περιστροφή συνεχίζεται.
Αυτά τα σημαντικά αισθητήρια όργανα θεωρούνται μέρος του οστέινου λαβύρινθου του εσωτερικού αυτιού. Αυτή η δομή περιλαμβάνει τα ημικυκλικά κανάλια, τον κοχλία και τον προθάλαμο του αυτιού. Μια μορφή λοίμωξης του αυτιού, που ονομάζεται λαβυρινθίτιδα, περιλαμβάνει μόλυνση τμημάτων του λαβυρίνθου. Τα συμπτώματα μπορεί να περιλαμβάνουν ίλιγγο, ζάλη, ναυτία και αδυναμία διατήρησης της ισορροπίας. Χωρίς καμία συγκεκριμένη αιτία, η λαβυρινθίτιδα μπορεί να εμφανιστεί ως αποτέλεσμα βακτηριακών ή ιογενών λοιμώξεων ή λόγω των παρενεργειών της αποσυμπίεσης μετά από καταδύσεις σε βάθος. Η απόφραξη του εσωτερικού αυτιού μπορεί επίσης να προκαλέσει λαβυρινθίτιδα.
Οι πληροφορίες ισορροπίας που συλλέγονται από τα ημικυκλικά κανάλια μεταδίδονται στον εγκέφαλο μέσω του ακουστικού νεύρου. Λόγω της στενής σύνδεσης μεταξύ των λειτουργιών ακοής και ισορροπίας του αυτιού, ορισμένα προβλήματα ισορροπίας εμφανίζονται συχνά σε συνδυασμό με απώλεια ακοής. Οι γιατροί που ειδικεύονται στη θεραπεία της απώλειας ακοής συχνά βοηθούν επίσης τους ασθενείς να αντιμετωπίσουν προβλήματα που αφορούν την ισορροπία και την αντίληψη προσανατολισμού. Πολλοί γιατροί έχουν λάβει ειδική εκπαίδευση για τη διάγνωση αυτών των ζητημάτων και τη σύσταση θεραπειών.
Τα ημικυκλικά κανάλια βρίσκονται στα περισσότερα σπονδυλωτά και έχουν διαφορετικά μεγέθη, ανάλογα με το τυπικό στυλ κίνησης ενός συγκεκριμένου ζώου. Ένα ζώο που τείνει να κινείται αθόρυβα και σε μικρές αυξήσεις θα έχει μικρότερα κανάλια και τα μεγαλύτερα ζώα ικανά για πιο γρήγορη και ευκίνητη κίνηση τείνουν να έχουν μεγαλύτερα κανάλια. Αν και το αιθουσαίο σύστημα, που περιλαμβάνει τα ημικυκλικά κανάλια, είναι παρόμοιο στα περισσότερα σπονδυλωτά, το κοχλιακό σύστημα ποικίλλει σημαντικά μεταξύ θηλαστικών, πτηνών, ερπετών και αμφιβίων.