Le noyau abducens se trouve dans la partie caudale du tegmentum pontin, sous le plancher de la partie supérieure du quatrième ventricule, près de la ligne médiane. Le noyau reçoit des informations afférentes des deux hémisphères cérébraux, des informations visuelles via le colliculus supérieur et des informations sur les autres noyaux des nerfs crâniens contrôlant les muscles oculaires extraoculaires via le fascicule longitudinal médian.
Le nerf abducens passe antérolatéralement du noyau pour sortir du tronc cérébral antérieur à la jonction médullaire-pontine. Il pénètre dans la cavité orbitaire par la fissure orbitaire supérieure pour alimenter le muscle droit latéral.
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