半规管和椭圆囊、球囊的感受细胞都是毛细胞，它们有类似的结构和功能。毛细胞的顶部通常有60～100条纤毛(cilium)，按一定的形式排列，其中最长的一条叫动毛(kinocilium)，位于一侧边缘部，其余的都叫静毛(stereocilium)，毛细胞的底部有感觉神经纤维末梢分布。实验证明，当外力使纤毛倒向一侧时，毛细胞底部神经纤维上的冲动频率就发生变化。在半规管壶腹嵴的毛细胞上所做的实验显示，当纤毛处于自然状态时，细胞膜内存在着约－80mV的静息电位，毛细胞底部神经纤维上有一定频率的持续放电；当外力使静毛倒向动毛一侧时，毛细胞出现去极化，膜内电位上移到－60mV，同时神经纤维上冲动发放的频率增加；与此相反，当外力使静毛向背离动毛一侧弯曲时，毛细胞出现超极化，膜内电位下移到－120mV，同时神经纤维上冲动发放的频率减少。
上述现象是前庭器官中毛细胞感受刺激的一般规律。在正常情况下，由于前庭器官中各种毛细胞所处的位置不同，使得身体的变速运动和头部位置的变化都能改变毛细胞纤毛的倒向，使相应的神经纤维发放的冲动频率发生改变，把机体运动状态和头部空间位置的信息传送到中枢，引起运动觉和位置觉，并出现各种躯体和内脏机能的反射活动。