Color atlas and textbook of human anatomy/ 3, Nervous system and sensory organs

The Nervous System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 The Nervous System—An Overall View . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Development and Subdivision . . . . 2 Functional Circuits . . . . . . . . . . . . . . . . 2 Position of the Nervous System in the Body . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Development and Structure of the Brain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Development of the Brain . . . . . . . . . 6 Anatomy of the Brain . . . . . . . . . . . . . 8 Evolution of the Brain . . . . . . . . . . . . . 14 Basic Elements of the Nervous System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 The Nerve Cell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 Methods in Neuroanatomy . . . . . . . . 20 Ultrastructure of the Nerve Cell . . . 22 The Synapse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Localization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Types of Synapses . . . . . . . . . . . . . . . . 26 Neurotransmitters . . . . . . . . . . . . . . . . 26 Axonal Transport . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 Transmitter Receptors . . . . . . . . . . . . 30 Synaptic Transmission . . . . . . . . . . . . 30 Neuronal Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Neuronal Circuits . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 The Nerve Fiber . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Ultrastructure of the Myelin Sheath . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Development of the Myelin Sheath in the PNS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Development of Unmyelinated Nerve Fibers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Structure of the Myelin Sheath in the CNS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Peripheral Nerve . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 Neuroglia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 Blood Vessels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 Spinal Cord and Spinal Nerves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 The Spinal Cord . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Reflex Arcs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Gray Substance and Intrinsic System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 Cross Sections of the Spinal Cord . . 54 Ascending Pathways . . . . . . . . . . . . . . 56 Descending Pathways . . . . . . . . . . . . . 58 Visualization of Pathways . . . . . . . . . 58 Blood Vessels of the Spinal Cord . . . 60 Spinal Ganglion and Posterior Root . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 Spinal Meninges . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 Segmental Innervation . . . . . . . . . . . . 66 Spinal Cord Syndromes . . . . . . . . . . . 68 Peripheral Nerves . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 Nerve Plexusus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 Cervical Plexus (C1–C4) . . . . . . . . . . 72 Posterior Branches (C1–C8) . . . . . . . 72 Brachial Plexus (C5–T1) . . . . . . . . . . 74 Supraclavicular Part . . . . . . . . . . . . . . 74 Infraclavicular Part . . . . . . . . . . . . . . . 74 Nerves of the Trunk . . . . . . . . . . . . . . . 84 Posterior Branches . . . . . . . . . . . . . . . . 84 Anterior Branches . . . . . . . . . . . . . . . . 84 Lumbosacral Plexus . . . . . . . . . . . . . . . 86 Lumbar Plexus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 Sacral Plexus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 Otic Ganglion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 Submandibular Ganglion . . . . . . . . . . 130 Midbrain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132 Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132 Cross Section Through the Inferior Colliculi of the Midbrain . . . . . . . . . . 132 Cross Section Through the Superior Colliculi of the Midbrain . . . . . . . . . . 134 Cross Section Through the Pretectal Region of the Midbrain . . . . . . . . . . . . 134 Red Nucleus and Substantia Nigra . 136 Eye-Muscle Nerves (Cranial Nerves III, IV, and VI) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 Abducens Nerve . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 Trochlear Nerve . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 Oculomotor Nerve . . . . . . . . . . . . . . . . 138 Long Pathways . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140 Corticospinal Tract and Corticonuclear Fibers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140 Medial Lemniscus . . . . . . . . . . . . . . . . 140 Medial Longitudinal Fasciculus . . . . 142 Internuclear Connections of the Trigeminal Nuclei . . . . . . . . . . . . . . . . 142 Central Tegmental Tract . . . . . . . . . . . 144 Posterior Longitudinal Fasciculus . . 144 Reticular Formation . . . . . . . . . . . . . . . 146 Histochemistry of the Brain Stem . . 148 Brain Stem and Cranial Nerves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 Longitudinal Organization . . . . . . . . . 102 Cranial Nerves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 Base of the Skull . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 Cranial Nerve Nuclei . . . . . . . . . . . . . . . 106 Medulla Oblongata . . . . . . . . . . . . . . . . 108 Cross Section at the Level of the Hypoglossal Nerve . . . . . . . . . . . . . . . . 108 Cross Section at the Level of the Vagus Nerve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 Pons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 Cross Section at the Level of the Genu of the Facial Nerve . . . . . . . . . . 110 Cross Section at the Level of the Trigeminal Nerve . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 Cranial Nerves (V, VII – XII) . . . . . . . . . 112 Hypoglossal Nerve . . . . . . . . . . . . . . . . 112 Accessory Nerve . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 Vagus Nerve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 Glossopharyngeal Nerve . . . . . . . . . . 118 Vestibulocochlear Nerve . . . . . . . . . . 120 Facial Nerve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 Trigeminal Nerve . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 Parasympathetic Ganglia . . . . . . . . . . . 128 Ciliary Ganglion . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 Pterygopalatine Ganglion . . . . . . . . . 128 Contents Cerebellum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151 Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 Subdivision . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 Cerebellar Peduncles and Nuclei . . 154 Cerebellar Cortex . . . . . . . . . . . . . . . . . 156 Neuronal Circuits . . . . . . . . . . . . . . . . . 160 Functional Organization . . . . . . . . . . . 162 Fiber Projection . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 Results of Experimental Stimulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 Pathways . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164 Inferior Cerebellar Peduncle (Restiform Body) . . . . . . . . . . . . . . . . . 164 Middle Cerebellar Peduncle (Brachium Pontis) . . . . . . . . . . . . . . . . 166 Superior Cerebellar Peduncle (Brachium conjunctivum) . . . . . . . . . 166 Diencephalon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169 Development of the Prosencephalon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170 Telodiencephalic Boundary . . . . . . . . 170 Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172 Subdivision . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172 Frontal Section at the Level of the Optic Chasm . . . . . . . . . . . . . . . 172 Frontal Section through the Tuber Cinereum . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174 Frontal Section at the Level of the Mamillary Bodies . . . . . . . . . . . 174 Epithalamus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176 Habenula . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176 Pineal Gland . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176 Dorsal Thalamus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178 Specific Thalamic Nuclei . . . . . . . . . . 178 Nonspecific Thalamic Nuclei . . . . . . 180 Anterior Nuclear Group . . . . . . . . . . . 182 Medial Nuclear Group . . . . . . . . . . . . 182 Centromedian Nucleus . . . . . . . . . . . . 182 Lateral Nuclear Group . . . . . . . . . . . . . 184 Ventral Nuclear Group . . . . . . . . . . . . 184 Lateral Geniculate Body . . . . . . . . . . . 186 Medial Geniculate Body . . . . . . . . . . . 186 Pulvinar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186 Frontal Section Through the Rostral Thalamus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188 Frontal Section Through the Caudal Thalamus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190 Subthalamus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192 Subdivision . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192 Responses to Stimulation of the Subthalamus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192 Hypothalamus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194 Poorly Myelinated Hypothalamus . 194 Richly Myelinated Hypothalamus . 194 Vascular Supply . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 Fiber Connections of the Poorly Myelinated Hypothalamus . . . . . . . . 196 Fiber Connections of the Richly Myelinated Hypothalamus . . . . . . . . 196 Functional Topography of the Hypothalamus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198 Hypothalamus and Hypophysis . . . . . 200 Development and Subdivision of the Hypophysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200 Infundibulum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200 Blood Vessels of the Hypophysis . . 200 Neuroendocrine System . . . . . . . . . . . 202 Telencephalon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207 Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208 Subdivision of the Hemisphere . . . . 208 Rotation of the Hemisphere . . . . . . . 208 Evolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210 Cerebral Lobes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212 Sections Through the Telencephalon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214 Frontal Sections . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214 Horizontal Sections . . . . . . . . . . . . . . . 220 Paleocortex and Amygdaloid Body . 224 Paleocortex . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224 Amygdaloid Body . . . . . . . . . . . . . . . . . 226 Fiber Connections . . . . . . . . . . . . . . . . 228 Archicortex . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230 Subdivision and Functional Significance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230 Ammon’s Horn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232 Fiber Connections . . . . . . . . . . . . . . . . 232 Hippocampal Cortex . . . . . . . . . . . . . . 234 Neostriatum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236 Insula . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238 Neocortex . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240 Cortical Layers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240 Vertical Columns . . . . . . . . . . . . . . . . . 240 Cell Types of the Neocortex . . . . . . . 242 The Module Concept . . . . . . . . . . . . . . 242 Cortical Areas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244 Frontal Lobe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246 Parietal Lobe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250 Temporal Lobe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252 Occipital Lobe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254 Fiber Tracts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258 Hemispheric Asymmetry . . . . . . . . . . 262 Imaging Procedures . . . . . . . . . . . . . . . 264 Contrast Radiography . . . . . . . . . . . . . 264 Computed Tomography . . . . . . . . . . . 264 Magnetic Resonance Imaging . . . . . . 266 PET and SPECT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266 Cerebrovascular and Ventricular Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269 Cerebrovascular System . . . . . . . . . . . . 270 Arteries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270 Internal Carotid Artery . . . . . . . . . . . 272 Areas of Blood Supply . . . . . . . . . . . . 274 Veins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276 Superficial Cerebral Veins . . . . . . . . . 276 Deep Cerebral Veins . . . . . . . . . . . . . . 278 Cerebrospinal Fluid Spaces . . . . . . . . . 280 Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280 Choroid Plexus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282 Ependyma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284 Circumventricular Organs . . . . . . . . . 286 Meninges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288 Dura Mater . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288 Arachnoidea Mater . . . . . . . . . . . . . . . 288 Pia Mater . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 Autonomic Nervous System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291 Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292 Central Autonomic System . . . . . . . . 292 Peripheral Autonomic System . . . . . 294 Adrenergic and Cholinergic Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 294 Neuronal Circuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296 Sympathetic Trunk . . . . . . . . . . . . . . . . 296 Cervical and Upper Thoracic Segments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296 Lower Thoracic and Abdominal Segments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298 Innervation of the Skin . . . . . . . . . . . . 298 Autonomic Periphery . . . . . . . . . . . . . . 300 Efferent Fibers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300 Afferent Fibers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300 Intramural Plexus . . . . . . . . . . . . . . . . 300 Autonomic Neurons . . . . . . . . . . . . . . 302 Functional Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305 Brain Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306 Motor Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308 Corticospinal Tract . . . . . . . . . . . . . . . . 308 Extrapyramidal Motor System . . . . . 310 Motor End Plate . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312 Tendon Organ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312 Muscle Spindle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314 Common Terminal Motor Pathway . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316 Sensory Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318 Cutaneous Sensory Organs . . . . . . . . 318 Pathway of the Epicritic Sensibility . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322 Pathway of the Protopathic Sensibility . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324 Gustatory Organ . . . . . . . . . . . . . . . . . . 326 Olfactory Organ . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330 Limbic System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332 Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332 Cingulate Gyrus . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334 Septal Area . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334 Sensory Organs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337 The Eye . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337 Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 338 Eyelids, Lacrimal Apparatus, and Orbital Cavity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 338 Muscles of the Eyeball . . . . . . . . . . . . 340 The Eyeball, Overview . . . . . . . . . . . . 342 Anterior Part of the Eye . . . . . . . . . . . 344 Vascular Supply . . . . . . . . . . . . . . . . . . 346 Fundus of the Eye . . . . . . . . . . . . . . . . . 346 Retina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 348 Optic Nerve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350 Photoreceptors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 352 Visual Pathway and Ocular Reflexes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354 Visual Pathway . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354 Topographic Organization of the Visual Pathway . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 356 Ocular Reflexes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 358 The Ear . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361 Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362 Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362 Outer Ear . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362 Middle Ear . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364 Inner Ear . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 368 Cochlea . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370 Organ of Corti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 372 Organ of Balance . . . . . . . . . . . . . . . . . 374 Vestibular Sensory Cells . . . . . . . . . . . 376 Auditory Pathway and Vestibular Pathways . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378 Auditory Pathway . . . . . . . . . . . . . . . . 378 Vestibular Pathways . . . . . . . . . . . . . . 382 Further Reading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 384 Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 390