Nervous System Overview Nervous System

Presented by: Amelia Granberry, DMD

Figure 8‐2 1

Nervous System Overview

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Nervous System Overview • The neuron is the cellular  component of the  nervous system and is  composed of a cell body  and neural processes.  • A nerve is a bundle of  neural processes outside  the central nervous  system and in the  peripheral nervous  system. 

The nervous system has two main divisions:  central and peripheral.  Figure 8‐1

Figure 8-1 4

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Nervous System Overview

Nervous System Overview

• A synapse is the  junction between  two neurons or  between a neuron  and an effector  organ, where  neural impulses are  transmitted.

• In order to function, most tissue, structures,  and organs have innervation, a supply of  nerves to the body part.  • A nerve allows information to be carried to  and from the brain, which is the central  information center. 

Figure 8-1 5

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Nervous System Overview: Afferent and Efferent Nerves

Nervous System Overview

• Nerves are of two  types: afferent and  efferent.

• An accumulation of  neuron cell bodies  outside the central  nervous system is a  ganglion (plural,  ganglia), such as  the trigmeninal  ganglion. Figure 8-8

Figure 8-1 7

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Nervous System Overview: Afferent and Efferent Nerves

Nervous System Overview: Afferent and Efferent Nerves

• An afferent nerve or sensory nerve carries  information from the periphery of the body to  the brain (or spinal cord).  • Thus an afferent nerve carries sensory  information such as taste, pain, and  proprioception to the brain. 

• An efferent nerve or motor nerve carries  information away from the brain (or spinal  cord) to the periphery of the body.  • Thus an efferent nerve carries information to  the muscles in order to activate them, often in  response to information received by way of  the afferent nerves. 

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Nervous System Overview

Nervous System Overview • The plasma membrane of a neuron, like all  other cells, has an unequal distribution of ions  and electric charges between the two sides of  the membrane.  • The fluid outside of the membrane has a  positive charge; the fluid inside has a negative  charge.  • This charge difference is a resting potential and is measured in millivolts.  11

• The rapid depolarization of  the cell membrane results in  an action potential, which  then causes propagation of  the nerve impulse along the  membrane.  • An action potential is a  temporary reversal of the  electric potential along the  membrane for a brief period  (less than a millisecond). 

Figure 8-1 12

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Nervous System Overview

Nervous System Overview

• To have the impulse  cross the synapse to  another cell requires  the actions of chemical  agents or  neurotransmitters from  the neuron, which are  discharged with the  arrival of the action  potential. 

• The action potential begins at one spot on the  membrane but spreads to adjacent areas of  the membrane, propagating the impulse along  the length of the cell membrane. • After passage of the action potential, there is  a brief period—the refractory period—during  which the membrane cannot be stimulated. 

Figure 8-1 14

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Central Nervous System: Synapse and Neurotransmitters

Clinical Note: Anesthesia • Many local anesthetic agents such as  lidocaine, as used in dentistry, mimic  inhibitory neurotransmitters by decreasing  sensory neurons’ ability to generate an action  potential, thus producing localized anesthesia.  • Anesthesia is the loss of feeling or sensation  resulting from the use of certain drugs or  gases that serve as inhibitory  neurotransmitters. 

Applegate EJ. The Anatomy and Physiology Learning System, ed 3. Elsevier, 2006

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Central Nervous System • One of the major  divisions of the  nervous system,  the central nervous  system (CNS)  includes both the  brain and spinal  cord.

Nervous System Central Nervous System

Figure 8-1 17

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Central Nervous System

Central Nervous System

• The system of  membranes is the  meninges, which  has three layers:  dura mater,  arachnoid mater,  and pia mater. 

• The dura mater  also surrounds and  supports the large  venous channels  (dural sinuses)  carrying blood from  the brain toward  the heart such as  the cavernous sinus  in the head.

Figure 8-4C

Figure 6-12

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Central Nervous System: Brain

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Central Nervous System: Brain

• The major divisions  of the brain include: the  cerebrum, the  cerebellum, the  brainstem, and the  diencephalon.

Figure 8-3 21

Central Nervous System: Brain

• The cerebrum is  the largest division  of the brain and  consists of two  cerebral  hemispheres.  • The cerebellum is  the second largest  division of the  brain, after the  cerebrum.

Figure 8-3 22

Central Nervous System: Brain • The medulla is closest to  the spinal cord. • The pons connects the  medulla with the  cerebellum and with  higher brain centers. • The midbrain includes  relay stations for hearing,  vision, and motor  pathways.

• The brainstem has  a number of  divisions including  the medulla, pons,  and midbrain.

Figure 8-4A

Figure 8-4A 23

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Central Nervous System: Spinal Cord

Central Nervous System: Brain • Superior to the brainstem,  the diencephalon primarily includes the  thalamus and  hypothalamus. • The thalamus serves as a  central relay point for  incoming nerve impulses.  • The hypothalamus regulates homeostasis.

• The other  component of the  CNS, the spinal  cord, runs along  the dorsal side of  the body and links  the brain to the  rest of the body. Figure 8-4A

Figure 8-4A 25

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Dissection Brain and Spinal Cord

Nervous System Peripheral Nervous System

Figure 8‐4B 28

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Peripheral Nervous System

Peripheral Nervous System

• The other major division  of the nervous system,  the peripheral nervous  system (PNS), is  composed of all the  nerves stretching their  pathways among the  CNS and the receptors,  muscles, and glands.

The other major division of the nervous system, the peripheral nervous system  (PNS), is composed of all the nerves stretching their pathways among the CNS  and receptors, muscles, and glands.

Figure 8-1

Figure 8‐2 29

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Peripheral Nervous System

Peripheral Nervous System

• A nerve cell leading from  the eye to the brain and  carrying visual  information is a part of  the afferent nervous  system.  • A nerve cell leading from  the brain to the muscles  controlling the eye’s  movement is a part of the  efferent nervous system. 

• The PNS is further divided into the afferent  nervous system or sensory nervous system,  which carries information from receptors to  the brain or spinal cord, and the efferent  nervous system or motor nervous system,  which carries information from the brain or  spinal cord to muscles or glands. 

Figure 8-1 32

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Peripheral Nervous System: Somatic and Autonomic

Peripheral Nervous System: Somatic and Autonomic

• The somatic nervous system (SNS) is a  subdivision of the efferent division of the  peripheral nervous system and includes all  nerves controlling the muscular system and  external sensory receptors.  • The SNS involves both receptors and effectors. 

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• The autonomic nervous system (ANS) is the  other subdivision of the efferent division of  the peripheral nervous system.  • This system operates without any conscious  control as the caretaker of the body. • Autonomic fibers are efferent nerves, and  they always occur in two‐nerve chains: the  first nerve carries autonomic fibers to a  ganglion, where they terminate near the cell  bodies of the second nerve. 

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Autonomic Nervous System: Sympathetic and Parasympathetic

Parasympathetic Nervous System 

• The sympathetic nervous system is involved  in “fight‐or‐flight responses” such as the  shutdown of salivary gland secretion with  certain medications.  • The parasympathetic nervous system is  involved in “rest‐or‐digest” responses such as  the stimulation of salivary gland secretions. 

• Parasympathetic fibers associated with the glands of the  head and neck region are carried within various cranial  nerves and are briefly described here, as well as in  greater detail later.  • Their ganglia are located in the head, and therefore  parasympathetic neurons in this region may be either  preganglionic neurons (before relaying in the ganglion) or  postganglionic neurons (after relaying in the ganglion).

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Cranial  Nerves Nervous System Cranial Nerves

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The cranial nerves are an important part of the PNS.  All 12 paired cranial nerves are connected to the brain at its base and  pass through the skull by way of fissures or foramina. 

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CRANIAL NERVE I • The first (I) cranial or olfactory  nerve transmits smell from the  nasal mucosa to the brain and  thus functions as an afferent  nerve. • The nerve enters the skull  through the perforations in the  cribriform plate of the ethmoid  bone to join the olfactory bulb  in the brain.  Fehrenbach MJ, Popowics T: Illustrated Dental Embryology, Histology, Anatomy, ed 4. Saunders, Philadelphia, 2014.

Figure 8-6 40

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CRANIAL NERVE II 

CRANIAL NERVE III 

• The second (II) cranial or  optic nerve transmits  sight from the retina of  the eye to the brain and  thus functions as an  afferent nerve. 

From Applegate EJ: The anatomy and physiology learning system, ed 3, St. Louis, Saunders 2006.

• The third (III)  cranial or  oculomotor nerve serves as an  efferent nerve to  some of the eye  muscles that move  the eyeball.  Figure 8-6

Figure 8-6 41

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CRANIAL NERVE IV 

CRANIAL NERVE V • The fifth (V) cranial or  trigeminal nerve has both  an efferent component for  the muscles of  mastication, as well as  some other cranial  muscles, and an afferent  component for the teeth,  tongue, and oral cavity, as  well as most of the skin of  the face and head. 

• The small fourth (IV)  cranial or trochlear  nerve also serves as an  efferent nerve for one  eye muscle, as well as  proprioception, similar  to the oculomotor  nerve but without any  parasympathetic fibers.  Figure 8-6

Figure 8-6 43

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Dissection CRANIAL NERVE V

CRANIAL NERVE V • The trigeminal nerve is  the largest cranial nerve  and has two roots:  sensory and motor. 

The sensory root of the trigeminal nerve has three nerve  divisions: ophthalmic, maxillary, and mandibular.  Figures 8‐7A, B Figure 8-5 45

CRANIAL NERVE V

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CRANIAL NERVE V

• The ophthalmic nerve  (division) provides  sensation to the upper  face and scalp.  • The maxillary and  mandibular nerves  (divisions) provide  sensation to the middle  and lower face,  respectively. Figure 8-8 47

• The trigeminal nerve is the most important cranial nerve to the dental professional because it innervates relevant tissue, structures, and organs of the

Figure 8-8 48

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CRANIAL NERVE VI  • The sixth (VI)  cranial or abducens  nerve or abducent  nerve serves as an  efferent nerve to  one of the muscles  that moves the  eyeball, similar to  the oculomotor  and trochlear  nerves. 

CRANIAL NERVE VII  • The facial nerve is also  important to dental  professionals because it  innervates relevant tissue  of the head and neck and  travels through the parotid  gland.  

Figure 8-6 Figure 3-18 49

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CRANIAL NERVE VIII

CRANIAL NERVE IX

• The eighth (VIII) cranial  or vestibulocochlear  nerve serves as an  afferent nerve for  hearing and balance.  • This nerve conveys  signals from the inner  ear to the brain. 

• The ninth (IX) cranial or glossopharyngeal nerve carries an efferent  component for the pharyngeal muscle, the stylopharyngeus muscle, and  the preganglionic gland parasympathetic innervation for the parotid  salivary gland (relaying the otic ganglion).  • The nerve also carries an afferent component for the oropharynx and for  taste and general sensation from the base of the tongue, and thus is the  afferent limb of the gag reflex.

Figure 8-6 Figure 7-2 Figure 2-17 51

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CRANIAL NERVE XI 

CRANIAL NERVE X  • The tenth (X) cranial or vagus nerve carries a large efferent  component for the muscles of the soft palate, pharynx, and  larynx and for parasympathetic fibers to many organs in the  thorax and abdomen including the thymus gland, heart, and  stomach.  • The nerve carries a smaller afferent component for a small  amount of skin around the ear and for taste sensation for the  epiglottis.

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• The eleventh (XI) cranial  or accessory nerve functions as an efferent  nerve for the trapezius  and  sternocleidomastoid  muscles as well as for  muscles of the soft  palate and pharynx. 

Figure 2-23

Figure 2-21

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CRANIAL NERVE XII • The twelfth (XII) cranial or  hypoglossal nerve functions as  an efferent nerve for both the  intrinsic and extrinsic muscles  of the tongue. • The nerve exits the skull  through the hypoglossal canal  in the occipital bone.  • The hypoglossal nerve is  important to dental  professionals because it  innervates the tongue. 

Figure 3-19 55

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