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Le nerf vague provient des noyaux vagaux situés dans la moelle. Une série de radicelles issues de ces noyaux émergent de chaque côté de la moelle ventrale dans la fente entre le pons et le pédoncule cérébelleux inférieur ; à ce stade, elles sont inférieures aux radicelles du nerf glossopharyngien et supérieures aux radicelles du nerf accessoire. Les radicelles fusionnent ensuite en un seul nerf de chaque côté lorsqu'elles passent antérolatéralement avec le nerf glossopharyngien (en haut) et le nerf accessoire (en bas). Chaque nerf vagal passe ensuite par la partie centrale du foramen jugulaire et, en tandem, par l'arachnoïde et la dure-mère, le nerf accessoire étant situé latéralement.
Au niveau du bord inférieur du foramen jugulaire de chaque côté, chaque nerf vague forme un ganglion supérieur puis un ganglion inférieur. Au niveau du ganglion inférieur, il reçoit des fibres motrices viscérales spéciales provenant du nerf accessoire. Au niveau de chaque ganglion supérieur, il donne deux petites branches cervicales. Au niveau du ganglion inférieur, il donne les branches suivantes :
Chaque nerf vague descend ensuite dans la gaine carotidienne en arrière et s'intercale entre la veine jugulaire interne et l'artère carotide interne en haut, ou l'artère carotide commune en bas. Les voies droite et gauche empruntent ensuite des chemins différents à l'intérieur du thorax. Tous deux forment un nerf laryngé récurrent et des branches vers les plexus du cœur, de l'œsophage et de l'arbre bronchique avant de traverser le diaphragme en tant que troncs vagaux pour alimenter les viscères abdominaux. Ceux-ci sont examinés plus en détail dans le sous-menu.
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