Están sostenidas por células falángicas internas a toda su longitud. Las células vellosas internas son cortas, y ponen de manifiesto núcleos de localización central, numerosas mitocondrias (en especial por debajo de la membrana terminal), RER y retículo endoplásmico liso y pequeñas vesículas. Su superficie basal contiene también microtúbulos. La superficie apical contiene 50 a 60 estereocilios distribuidos en forma de V. El centro del estereocilio contiene microfilamentos, enlazados de manera cruzada con fimbrina, de manera semejante a lo que ocurre en las células vellosas del laberinto vestibular. Los microfilamentos de los estereocilios se fusionan con los de la membrana terminal. Aunque no se encuentran cinocilios en las células vellosas internas, son manifiestos un cuerpo basal y un centriolo en la región apical de cada una de estas células. Las superficies basales de estas células hacen sinapsis con fibras aferentes de la porción coclear del nervio acústico.

Las células vellosas externas, localizadas cerca del límite externo del órgano de Corti, están distribuidas en filas de tres (o cuatro) a toda la longitud de este órgano. Se encuentran sostenidas casi en la totalidad de la longitud por células falángicas externas. Las células vellosas externas son células cilíndricas alargadas cuyos núcleos están localizados cerca de sus bases. Su citoplasma contiene RER en abundancia, y sus mitocondrias tienen también localización basal. El citoplasma de las células que está justamente por debajo de las paredes laterales contiene una red cortical, compuesta de filamentos de 5 a 7 nm enlazados de manera cruzada con filamentos más delgados que parecen brindar sostén a la célula y resistir a la deformación. Las fibras aferentes y eferentes hacen sinapsis sobre la porción basilar de las células vellosas. Extendiéndose desde la superficie apical de las células vellosas externas hay hasta 100 estereocilios distribuidos en forma de W. Estos estereocilios varían en longitud y están distribuidos de manera ordenada y gradual. Al igual que las células vellosas internas, las vellosas externas carecen de cinocilio, pero cuentan con un cuerpo basal.

Función vestibular

La sensación de la posición en el espacio y en movimiento es esencial para activar y desactivar a ciertos músculos que funcionan para acomodar al cuerpo a fin de que se encuentre en equilibrio. El mecanismo sensitivo de esta función es el sistema vestibular, localizado en el oído interno. Este sistema está constituido por utrículo, sáculo y conductos semicirculares.

Los estereocilios de las células vellosas neuroepiteliales localizados en las ampollas del utrículo y el sáculo están embebidos en la membrana otolítica. Los movimientos lineales de la cabeza producen desplazamiento de la endolinfa, lo que altera la ubicación de los otolitos dentro de la membrana, por lo que doblan a los estereocilios de la células vellosas. Los movimientos de los estereocilios se traducen en potenciales de acción, conducidos por sinapsis hacia la porción vestibular del nervio acústico para su transmisión hacia el encéfalo.

Sitios receptores situados en los conductos semicirculares albergados dentro de los conductos semicirculares óseos perciben los movimientos circulares de la cabeza. Los estereocilios de las células vellosas neuroepiteliales de las crestas ampulares están embebidos en la cúpula. Los movimientos de la endolinfa dentro de los conductos semicirculares trastornan la orientación de la cúpula, que a continuación deforma a los estereocilios de las células vellosas. Este estímulo mecánico se traduce en un impulso eléctrico al cual transfieren las sinapsis hacia ramas de la porción vestibular del nervio acústico para su transmisión hacia el encéfalo.