Средний мозг имеет небольшие размеры (его длина около 20 мм). Расположен средний мозг между мостом сзади (внизу) и промежуточным мозгом спереди (вверху). Он полностью покрыт полушариями большого мозга. К среднему мозгу относятся ножки мозга и крыша среднего мозга.
Вентральный отдел среднего мозга состоит из парных образований — ножек мозга. Это белые округлые тяжи, выходящие из моста и направляющиеся вперед и вверх к полушариям большого мозга. Между ножками мозга снизу расположена межножковая ямка, на дне которой видно заднее продырявленное вещество. Из расположенных на внутренней поверхности ножек мозга борозд выходят корешки глазодвигательного (III пара) нерва.
Дорсальный отдел среднего мозга представлен крышей среднего мозга. У крыши среднего мозга различают пластинку крыши (четверохолмие), состоящую из четырех возвышений, — холмиков. Два верхних холмика содержат подкорковые центры зрительного анализатора, а два нижних (задних) являются подкорковыми центрами слухового анализатора. В углублении между верхними холмиками лежит шишковидное тело, которое относится к промежуточному мозгу и является железой внутренней секреции. От каждого холмика в сторону к промежуточному мозгу отходят ручки. Ручка верхнего холмика направляется к латеральному коленчатому телу своей стороны, ручка нижнего холмика идет к ментальному коленчатому телу.
Полостью среднего мозга является водопровод мозга— узкий канал, который соединяет III и IV желудочки мозга. Водопровод мозга служит границей между крышей среднего мозга сверху и его покрышкой — внизу. Длина водопровода мозга около 1,5 см. Вокруг водопровода располагается центральное серое вещество, в котором заложены двигательные ядра III и IV пар черепных нервов, парное вегетативное ядро (Якубовича), ретикулярная формация и ядро среднемозгового пути тройничного нерва. На поперечном разрезе среднего мозга отчетливо видны две части — крыша среднего мозга и ножки мозга, разделенные водопроводом. Каждая ножка мозга состоит из покрышки и основания, границей между которыми служит черное вещество. Цвет зависит от присутствия пигмента меланина в нервных клетках. Основание каждой ножки образовано нервными волокнами двигательных пирамидных путей, идущих от коры большого мозга в спинной мозг, продолговатый мозг и мост. Покрышка путей мозга состоит главным образом из восходящих и нисходящих путей, а также скоплений серого вещества — крупных и мелких ядер.
Структурно-функциональная организация среднего мозга. Крыша среднего мозга представлена двумя верхними и двумя нижними холмиками, а также тектальной и продтектальной областями. Основными нервными волокнами, приносящими нервные импульсы к верхним холмикам, являются проводящие пути зрительного анализатора. Эфферентные волокна идут от верхних холмиков в составе ручек к латеральному коленчатому телу, подушке таламуса.
Афферентные пути нижних холмиков представлены волокнами латеральной петли, которые проводят импульсы от слуховых ядер, лежащих в толще покрышки моста. Эфферентные волокна, идущие из нижних холмиков, образуют пучки, направляющиеся к медиальному коленчатому телу каждой стороны. Таким образом, верхние холмики играют роль зрительного подкоркового центра, нижние холмики выполняют функцию подкоркового слухового центра. Из верхних и нижних холмиков крыши среднего мозга выходят волокна, образующие текто-спинно-мозговой путь, который несет нервные импульсы от этих подкорковых центров зрения и слуха к двигательным ядрам передних рогов спинного мозга. Эфферентные воздействия нейронов крыши среднего мозга обеспечивают ряд жизненно важных безусловных рефлексов.
В четверохолмии замыкаются дуги ориентировочных зрительных и слуховых рефлексов (поворот головы к источнику раздражения, рефлекторная установка на звук наружного уха). Все эти анатомические реакции относятся к сторожевым рефлексам.
Серое вещество покрышек ножек мозга представлено двигательными вставочными и вегетативными ядрами черепных нервов (III, IV и V пар), а также ядрами ретикулярной формации. На протяжении среднего мозга вблизи стенок водопровода мозга располагается парное ядро среднемозгового пути тройничного нерва. Оно состоит из чувствительных нейронов, гомологичных нейронам чувствительных ядер черепных и спинно-мозговых нервов. В это ядро поступают импульсы от проприорецепторов жевательных мышц. Эфферентные волокна ядер среднемозгового пути тройничного нерва идут к двигательным нейронам V; VII; IX и X пар черепных нервов. При участии этих волокон осуществляется координация движений жевательных и мимических мышц, мышц шеи, деятельности голосовых связок.
Двигательными (моторными) ядрами покрышки ножек мозга являются: ядро блокового нерва (IV пара), аксонами которых иннервируется верхняя косая мышца глаза; парное ядро глазодвигательного нерва, иннервирующее три прямые мышцы, а также нижнюю косую мышцу глазного яблока и мышцу, поднимающую верхнее веко.
Впереди ядра глазодвигательного нерва лежит его добавочное (парасимпатическое) ядро, аксоны нейронов которого идут к ресничному узлу. Постганглионарными волокнами этого узла иннервируются ресничная мышца глаза и сфинктер зрачка. Промежуточное ядро (ядро Кахаля) участвует в образовании дорсального продольного пучка, связывающего между собой ядра черепных нервов в единую функциональную систему, регулирующую сочетанные движения глаз.
В области покрышки ножек мозга располагаются структуры экстрапирамидной системы, обеспечивающие сложные координированные двигательные акты. К ним относят черную субстанцию и красные ядра. Черная субстанция (вещество) располагается в вентральных отделах покрышки ножек мозга и имеет вид широкого пласта пигментированных клеток. Аксоны клеток черной субстанции идут к подкорковым ядрам (базальным узлам) полушарий большого мозга. Повреждение черной субстанции вызывает нарушение тонких содружественных движений, появление непроизвольных мышечных сокращений (тремора). Парное красное ядро веретенообразной формы расположено между черной субстанцией и центральным серым веществом, окружающим водопровод мозга. К красным ядрам подходят нервные волокна, являющиеся аксонами нейронов ядер мозжечка и базальных ядер конечного мозга. Аксоны нейронов крупноклеточной части красного ядра образуют нисходящий красноядерно-спинно-мозговой муть, заканчивающийся на двигательных нейронах спинного мозга. Этот путь рассматривается как важный путь экстрапирамидной системы, объединяющей влияния структур головного мозга нa двигательные нейроны спинного мозга. Красные ядра участвуют в поддержании тонуса скелетных мышц и в выполнении привычных, часто повторяющихся движений.
Значительная часть покрышки ножек мозга занята структурами (клетками и ядрами) ретикулярной формации, имеющими обширные связи со структурами ствола мозга. Средний мозг является не только местом замыкания многих жизненно важных рефлексов, но и выполняет проводниковые функции. Основание ножек мозга состоит исключительно из нисходящих путей, соединяющих кору полушарий большого мозга с двигательными нейронами ствола и спинного мозга. Волокна корково-мостового пути занимают самое медиальное и латеральное положения. Корково-спинно-мозговой и корково-ядерный пути расположены в средней части основания ножек мозга.
От структур покрышки ножек мозга берут начало восходящие и нисходящие проводящие пути, дорсальный продольный пучок, текто-спинно-мозговой и красноядерно-спинно-мозговые и другие пути.