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Les nerfs crâniens présentent quatre composantes fonctionnelles « générales » identiques à celles des nerfs rachidiens et trois composantes supplémentaires dites « spéciales ».
Les différentes composantes se répartissent en colonnes dans le tube neural.
Les colonnes fondamentales sont à l'origine des noyaux moteurs efférents des nerfs crâniens et forment la:
- colonne efférente somatique générale (ESG), prolongement céphalique des neurones de la corne antérieure de la moelle, représentée dans le myélencéphale par les neurones du nerf crânien XII (nerf hypoglosse) qui innervent les 4 myotomes occipitaux et la musculature de la langue. Dans le métencéphale et le mésencéphale elle est représentée par les nerfs crâniens III, IV, et VI innervant la musculature extrinsèque de l'oeil (dérivant du mésenchyme préchordal)
- colonne efférente viscérale spéciale (EVS), ou branchiomotrice, constituée dans le rhombencéphale par les neurones moteurs des nerfs crâniens V, VII, IX, X, XI innervant les muscles striés dérivant du pharynx et des arcs branchiaux
- colonne efférente viscérale générale (EVG), contient les neurones préganglionnaires du système parasympathique. Elle comprend au niveau du rhombencéphale le noyau dorsal du nerf vague X (pneumogastrique) qui innerve la musculature cardiaque et viscérale involontaire ainsi que les noyaux salivaires supérieur et inférieur des nerfs facial VII et glosso-pharyngien IX qui assurent l’innervation les glandes parotides et salivaires. S’y ajoute dans le mésencéphale le noyau accessoire du nerf oculomoteur III (Edinger-Westphal).
Les colonnes alaires sont à l'origine des noyaux sensitifs afférents des nerfs crâniens et forment la:
- colonne afférente viscérale générale (AVG) représentée par le noyau du tractus solitaire (partie caudale) du IX et du X dont les neurones reçoivent les informations de la sensibilité entéroceptive du tractus digestif et du coeur
- colonne afférente viscérale spéciale (AVS) reçoit les fibres en provenance des bourgeons gustatifs issus des nerfs crâniens VII, IX et X elle contient le noyau du tractus solitaire (partie rostrale)
- colonne afférente somatique générale (ASG) reçoit les informations sensitives (tact, température, douleur) du territoire céphalique via le nerf crânien V, VII, IX et X . Cette colonne s'étend sur toute la longueur du rhombencéphale et du mésencéphale
- colonne afférente somatique spéciale (ASS) reçoit les influx sensoriels de l'oreille (nerf crânien VIII)