삼차신경은 3개의 신경으로 구성되어 있기 때문에, 뇌신경 중에서 가장 큰 뇌신경이고 혼합신경이다. 삼차신경은 얼굴의 감각(귀 앞쪽 피부)을 담당하는 일반몸감각신경(GSA)이고, 씹기 작용을 하는 근육을 지배하는 일반몸운동신경(GSE)이면서, 삼킴 근육을 지배하는 특수내장운동신경(SVE)이다. 삼차신경의 핵은 중간뇌핵, 으뜸감각신경핵(다리뇌핵), 척수삼차신경핵의 3부분으로 나누어지고, 이들 삼차신경의 핵으로 가기 전에 척수처럼 삼차신경절을 형성한다. 삼차신경은 Meckel's cave 내에 있는 삼차신경절에서 3개의 분지로 나누어진다. 1. 눈신경 : 위쪽 얼굴과 눈확의 순수한 감각신경 2. 위턱신경 : 중간 얼굴과 윗니의 순수한 감각신경 3. 아래턱신경 : 아랫니와 아래쪽 얼굴의 감각신경과 운동신경이다. 먼저 눈신경은 위눈확틈새를 통과해 코섬모체신경, 이마신경 및 눈물샘신경 등 3개의 가지로 나누어진다. 그리고 위탁신경은 원형구멍을 통과해 여러 가지의 신경으로 나누어지고, 아래턱신경은 타원형구멍을 통과한다. 얼굴의 다양한 감각신경 통로는 그들만의 경로를 따라 시상의 VPM으로 들어간다. 통증과 온도감각은 삼차신경핵 중에서 척수삼차핵을 거쳐 시상으로 들어가고, 고유수용성 감각은 중간뇌핵을 거쳐 시상으로 들어간다. 그리고 촉각은 으뜸감각신경핵을 통해 시상으로 들어간다. 갓돌림신경은 눈동자를 가쪽으로 움직이는 가쪽곧은근을 지배한다. 갓돌림신경은 다리뇌와 숨뇌의 이음부에서 나와서, 눈으로 가기 위해 앞쪽과 위쪽으로 향한다. 이 신경은 뇌줄기에서 나온 후 거미막밑공간으로 들어간다. 이 신경도 눈돌림신경과 마찬가지로, 위눈확틈새를 통해 눈동자로 가서 가쪽곧은근을 지배한다. 갓돌림신경의 핵은 다리뇌(4뇌실 바닥)에 위치하지만, 중간뇌에 위치하는 다른 눈동자를 움직이는 운동신경핵처럼 중간뇌에 가까운 다리뇌에 위치한다. 갓돌림신경의 핵에는 2개의 신경세포가 있다. 하나는 동측 가쪽곧은근을 지배하는 운동신경이고, 다른 하나는 사이신경세포로서 중간뇌를 가로질러 반대쪽 눈돌림신경(안쪽곧은근)에 연결된다. 얼굴신경은 삼차신경과 함께 가장 다양한 기능을 가진 뇌신경이다. 즉, 운동 기능으로서 얼굴표정근을 지배하고, 감각 기능으로서 혀 앞쪽 2/3의 맛감각을 담당한다. 그리고 부교감신경으로서 침샘과 눈물샘을 조절한다. 이렇듯 얼굴신경핵은 감각핵, 운동핵 및 부교감핵으로 구성된 신경절의 형태를 띤다. 감각핵은 무릎신경절에 위치하고, 운동핵은 얼굴운동신경핵에 위치하고, 부교감핵은 위침분비핵에 위치한다. 얼굴신경은 다리뇌에서 나와서 관자뼈의 얼굴신경관을 통과하고, 붓꼭지구멍을 통해 머리뼈 밖으로 나온다. 얼굴신경의 핵은 갓돌림신경의 핵보다 앞쪽에 위치하지만, 얼굴신경의 주행 경로는 뒤쪽으로 갓돌림신경핵의 뒤쪽을 돈 후, 갓돌림신경과 마찬가지로 앞쪽 방향과 아래쪽 방향으로 주행하여 다리뇌-숨뇌 이음부에서 나온다. 얼굴신경의 경로를 6개의 분절로 나눌 수 있다. 1. 뇌줄기 분절, 2. 속귓구멍 분절 : 뇌줄기에서 속귀까지, 3. 미로 분절 : 속귀에서 무릎신경절 4. 고실 분절 : 무릎신경절에서 피라미드융기, 5. 꼭지 분절 : 피라미드융기에서 붓꼭지구멍까지 6. 관자뼈 바깥분절(붓꼭지구멍에서 뒤귀밑샘 분지). 얼굴신경의 감각신경과 부교감신경 경로는 다음과 같다. 1. 혀의 앞쪽 2/3의 감각을 전달신경하는 고실끈신경으로서 무릎신경절에서 한 번 연접한 후, 고립로핵다발로 간다. 2. 5개의 샘에 관여한다. 눈물샘, 코샘, 입천장샘, 혀밑샘, 및 아래턱밑샘 그리고 얼굴운동신경은 뇌신경 VI인 갓돌림핵의 뒤쪽으로 감아돈 후, 앞쪽과 아래쪽으로 주행하여 다리 뇌-숨뇌 이음부에서 나온다. 또 얼굴신경은 머리뼈를 중심으로 다음과 같이 안쪽과 바깥쪽으로 나누어 설명할 수도 있다. 3개의 분지로 설명할 수 있다. 큰바위신경, 등자신경 및 고실끈신경이다. 1. 큰바위신경 : 무릎신경절에서 나와서, 눈물샘을 지배하는 신경이다. 2. 등자신경 : 중간귀에 있는 등자근을 지배한다. 3. 고실끈신경 : 아래턱샘과 혀밑샘을 지배하여 침샘을 분비시키고, 혀 앞쪽 2/3의 맛을 감지한다. 붓꼭지구멍을 통해 나온 운동신경은 크게 2개로 나누어진다. 얼굴표정근을 지배하는 신경과 나머지 근육(목뿔위근)을 지배하는 신경이다. 1. 얼굴표정근을 지배하는 5개의 얼굴신경 분지 : 관자분지, 광대분지, 볼분지, 아래턱분지, 목분지 2. 나머지 근육을 지배하는 신경 : 뒤귀신경과 두힘살근(뒤쪽힘살)과 붓목뿔근을 지배하는 신경. 속귀신경은 달팽이관과 안뜰기관으로 각각 정보를 받아들이는 달팽이 신경과 안뜰신경으로 구성되어 있어, 청각과 머리 움직임에 따른 균형 감각을 담당한다. 속귀 안에는 청각을 감지하는 달팽이관과 머리움직임을 감지하는 안뜰기관이 존재한다. 이들 기관은 공통적으로 체액, 귀돌 및 털세포로 구성되어 있고, 각 털세포 끝에 뇌신경 VIII이 연결되어 있다. 달팽이관은 안뜰기관보다 안쪽에 위치한다. 달팽이관을 횡단면으로 나누어 보면, 계단으로 불리는 3개의 통로가 있고, 가운데 통로인 달팽이관 혹은 중간 계단에 코르티 기관이 존재한다. 코르티 기관(털세포가 존재함)은 소리를 감지하는 수용기로서, 소리의 진동에 의한 체액의 흐름을 감지한다.
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