脑干包括中脑、脑桥和延髓（可以记忆为“中脑炎”），上与间脑、下与脊髓相连。内部结构主要有神经核、上下传导束和网状结构。

1、脑干神经核（灰质）：

神经核即神经细胞胞体聚集之地。脑干内神经核有脑神经核、薄束楔束核、上丘、下丘；还包括红核、黑质、脑桥核等，与锥体外系有关。

脑神经核与第3-12对脑神经发生联系，负责人体头颈面部的感觉及运动。

薄束、楔束核是传导躯体和四肢意识性本体感觉的中继核，接受薄束楔束的上行纤维，发出纤维组成内侧丘系；

上丘主要接受视网膜和大脑皮质区的纤维投射，并向丘脑、脊髓和脑干发出投射纤维；

下丘中央核接受外侧丘系的纤维，并发出纤维经下丘臂至内侧膝状体；

红核、黑质、脑桥核参与锥体外系的组成，与肌张力调节、运动控制以及协调功能有关。

2、脑干传导束（白质）：

为脑干内的白质，由神经纤维构成。包括：感觉传导束、锥体束、内侧纵束及锥体外通路。

感觉传导束有：脊髓丘系（躯干四肢痛温觉、粗触觉）、内侧丘系（躯干、四肢意识性本体感觉和及精细触觉）、脊髓小脑束（非意识性本体感觉）、外侧丘系（听觉）、三叉丘系（头面部浅感觉）；

锥体束：即皮质脊髓束与皮质核束，负责将大脑中央前回皮质运动细胞的运动冲动传至脊髓前角运动神经元与脑神经运动神经核，支配躯干、四肢及头面部肌肉的运动。

内侧纵束：大部分由前庭神经核向中线两侧发出纤维，其作用主要是协调眼球运动和头颈部运动。

锥体外通路：红核脊髓束（易化上肢屈肌）、网状脊髓束（调控肌张力，易化伸肌张力）、前庭脊髓束（调节头颈及躯干姿势）、皮质-脑桥-小脑束（运动控制、协调）等。广义的椎体外系包括除椎体系以外所有调节人体运动的通路。

3、脑干网状结构：

脑干中轴内呈弥散分布的胞体和纤维交错排列的“网状”区域，称为网状结构。主要涉及觉醒和睡眠、运动控制和内脏活动调节。

其中细胞集中的地方为网状核，与大脑皮质、间脑、边缘系统、脊髓均有密切而广泛的联系。

网状结构的一些核团接受各种信息，又传至丘脑，再经丘脑非特异性核团中继后传至大脑皮质的广泛区域，以维持人的意识清醒，因此被称为上行网状激活系统。

由于脑干结构复杂且相对集中，所以脑干损伤常表现为多种症状。交叉性瘫痪比较常见，而且肢体不是特征性的偏瘫表现，而是多表现为运动控制及协调障碍。详见下表：

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