background image

Head & neck 

Prof. Dr. Malak A. Al-yawer 


background image

At the end of this lecture, the medical student will be able to: 
 List the embryonic origin of mesenchyme of the head region  
 Define ectodermal placodes and mention its significance  
 List the components of pharyngeal apparatus 
 State the fate of pharyngeal arches, pouches, clefts and 

membranes  

 List the embryonic origin of tongue 
 Define the embryonic origin of the thyroid gland  
 State the fate of facial and nasal prominences  
 Define the embryonic origin of nasal cavity  
 Define the embryonic origin of paranasal  sinuses  

 

 

Learning  Objectives 


background image

 

• (1) Paraxial mesoderm 
• (2) Lateral plate mesoderm  
• (3) Neural crest cells  
• (4) Ectodermal placodes  

 

Mesenchyme for formation of the 

head region is derived from 


background image

 

(1) Paraxial mesoderm  

 

(Somites and Somitomeres) forms

  

 

1. Large portion of the 
membranous and cartilaginous 
components 
of the 
neurocranium (Skull)  
2. All voluntary muscles of the 
craniofacial region 
3. the dermis and connective 
tissues
 in the dorsal region of 
the head 
4.  the meninges caudal to the 
prosencephalon. 


background image

(2) Lateral plate mesoderm forms 

 

 laryngeal cartilages 

(arytenoid and cricoid)  

 connective tissue in this 

region. 

 


background image

(3) Neural crest cells 

 

originate in the neuroectoderm of 

forebrain, midbrain, and hindbrain 

regions and 

migrate ventrally into the 

pharyngeal arches and rostrally 

around the forebrain and optic cup 

into the facial region.  

In these locations, they form 

1.

The entire viscerocranium (face) 

2.

Parts of the membranous and 

cartilaginous regions of the 

neurocranium  

3.

All other tissues in these regions 

including cartilage, bone, dentin , 

tendon,  dermis, pia and arachnoid, 

sensory neurons and glandular 

tissue   


background image

• Are thickened regions of ectoderm  
• Cells from ectodermal placodes, together with 

neural crest, form                                      

neurons of the fifth, seventh, ninth, and 
tenth cranial sensory ganglia.  

 
 

 

(4)

 

Ectodermal placodes

  

 


background image

 
• Pharyngeal arches 
• Pharyngeal pouches 
• Pharyngeal clefts 
• Pharyngeal membrane 

Pharyngeal apparatus consists of: 

 


background image

Pharyngeal arches  

• The old  term for these structures is brachial arches because they 

somewhat resemble the gills(brachia) of a fish  

• appear in the 

fourth and fifth weeks 

of development and contribute to 

the characteristic external appearance of the embryo. It Contribute mostly 
to neck development but the first arch contributes to facial development.  
 


background image

Pharyngeal arch  

 Each pharyngeal  arch  
1. consists of  a 

mesenchymal core 

derived from mesoderm 

and neural crest cells and  

2. is lined internally by 

endoderm and  

3. externally by ectoderm.  
 Each arch also contains  
1. an artery (one of the 

aortic arches) and  

2. a cranial nerve

  


background image

Pharyngeal arch 

 Each arch  will 

contribute specific 
skeletal and muscular 
components to the 
head and neck. 

  Between the arches 

are  

1. pouches on the inner 

surface 

2. clefts externally. 

 


background image

1

st

 pharyngeal arch  

• The first pharyngeal arch consists 

of  

1.

a dorsal portion (maxillary 
process)  

2.

a ventral portion(mandibular 
process) which contains 
Meckel's cartilage . 

• During further development, 

Meckel's cartilage disappears 
except for two small portions at 
its dorsal end that persist and 
form the incus and malleus . 
 


background image

Skeleton of the 1

st

 pharyngeal arches  

• Mesenchyme of the maxillary 

process gives rise to the 
premaxilla, maxillazygomatic 
bone
, and part of the temporal 
bone

• The mandible is also formed by 

membranous ossification of 
mesenchymal tissue surrounding 
Meckel's cartilage. 

•  In addition, the first arch 

contributes to formation of the 
bones of the middle ear( incus 
and malleus), anterior ligment of 
malleus and sphenomandibular 
ligment.   


background image

Musculature & nerve supply  of the first 

pharyngeal arch 

• includes the muscles of mastication (temporalis, masseter, and 

pterygoids), anterior belly of the digastric, mylohyoid, tensor tympani, and 
tensor palatini. 

• The nerve supply to the muscles of the first arch is provided by the 

mandibular branch of the trigeminal nerve.  

• Sensory supply to the skin of the face is provided by ophthalmic, 

maxillary, and mandibular branches of the trigeminal nerve


background image

Second Pharyngeal Arch (hyoid arch) 

• The cartilage of hyoid arch 

(Reichert's cartilage) gives rise to 
the stapesstyloid process of the 
temporal bone, stylohyoid 
ligament
, and ventrally, the lesser 
horn
 and upper part of the body 
of the hyoid bone. 

•  Muscles of the hyoid arch are 

the stapediusstylohyoid
posterior belly of the digastric
auricular, and muscles of facial 
expression
.  

• The facial nerve, the nerve of the 

second arch, supplies all of these 
muscles. 


background image

Third Pharyngeal arch  

• produces the lower part of 

the body and greater horn 
of the hyoid bone
 . 

• The musculature is limited 

to the stylopharyngeus 
muscles
.  

• These muscles are 

innervated by the 
glossopharyngeal nerve 


background image

Fourth and Sixth Pharyngeal Arches  

 Cartilaginous components of the 

fourth and sixth pharyngeal 

arches fuse to form the thyroid

cricoidarytenoidcorniculate

and cuneiform cartilages of the 

larynx . 

 Muscles of the fourth arch 

(cricothyroidlevator palatini

and constrictors of the pharynx

are innervated by the superior 

laryngeal branch of the vagus. 

 Muscles of the 6

th

 arch (Intrinsic 

muscles of the larynx and 

striated muscles of esophagus 

are supplied by the recurrent 

laryngeal branch of the vagus


background image

View of a 24-week fetus illustrating the adult derivatives of the 

arch cartilages 


background image

Sketch of the head and neck regions of a 20-week fetus, dissected to show the 

muscles derived from the pharyngeal arches.

  

Parts of the platysma and sternocleidomastoid muscles have been removed to show the 

deeper muscles 


background image

Pharyngeal Pouches  

Four pairs of pharyngeal pouches. 
 The fifth is rudimentary 


background image

First Pharyngeal Pouch 

• forms a stalk-like diverticulum, 

the tubotympanic recess, which 

comes in contact with the 

epithelial lining of the first 

pharyngeal cleft, the future 

external auditory meatus. 

• The distal portion of the 

diverticulum widens into a saclike 

structure, the primitive tympanic 

or middle ear cavity, and the 

proximal part remains narrow, 

forming the auditory 

(eustachian) tube.  

• The lining of the tympanic cavity 

later aids in formation of the 

tympanic membrane or eardrum 


background image

Second Pharyngeal Pouch 

 

• The epithelial lining of the 

second pharyngeal pouch 

proliferates and forms buds 

that penetrate into the 

surrounding mesenchyme, 

forming the primordium of 

the palatine tonsil 

• Part of the pouch remains 

and is found in the adult as 

the tonsillar fossa 


background image

Third Pharyngeal Pouch 

• eithelium of the dorsal wing 

of the third pouch 

differentiates into the 

inferior parathyroid gland

while the ventral wing 

forms the thymus  

• Both gland primordia lose 

their connection with the 

pharyngeal wall, and the 

thymus then migrates in a 

caudal and a medial 

direction, pulling the 

inferior parathyroid with it. 


background image

Fourth Pharyngeal Pouch 

• Epithelium of the dorsal wing of 

the fourth pharyngeal pouch 

forms the superior parathyroid 

gland.  

• Epithelium of the ventral wing of 

the fourth pharyngeal pouch 

gives rise to the ultimobranchial 

body, which is later incorporated 

into the thyroid gland. Cells of the 

ultimobranchial body give rise to 

the parafollicular, or C, cells of 

the thyroid gland. These cells 

secrete calcitonin, a hormone 

involved in regulation of the 

calcium level in the blood.   


background image

Pharyngeal Clefts  

•Four pairs of pharyngeal clefts  
•Only one of them  contributes to the 
definitive structure of the embryo  


background image

First  pharyngeal cleft 

• The dorsal part of the 

first cleft penetrates 
the underlying 
mesenchyme and gives 
rise to the external 
auditory meatus

• The epithelial lining at 

the bottom of the 
meatus participates in 
formation of the 
eardrum 


background image

2

nd

,3

rd

 & 4

th

 pharyngeal clefts  

• Active proliferation of 

mesenchymal tissue in the 

second arch causes it to 

overlap the third and fourth 

arches. Finally, it merges with 

the epicardial ridge in the 

lower part of the neck , and 

the second, third, and fourth 

clefts lose contact with the 

outside 

• The clefts form a cavity lined 

with ectodermal epithelium, 

the cervical sinus, but with 

further development, this 

sinus disappears


background image

• it is not unusual for 

accessory glands or 
remnants of tissue to 
persist along the 
pathway.  

• This is true particularly 

for thymic tissue, which 
may remain in the neck, 
and for the parathyroid 
glands.  
 

 

Ectopic Thymic and  Parathyroid Tissue 


background image

Branchial Fistulas  

• occur when the second pharyngeal arch fails to grow caudally over the 

third and fourth arches, leaving remnants of the second, third, and fourth 

clefts in contact with the surface by a narrow canal  

• A. Lateral cervical cyst opening at the side of the neck by way of a fistula.  
• B. Lateral cervical cysts and fistulas in front of the sternocleidomastoid 

muscle. Note also the region of preauricular fistulas. 

• C. A lateral cervical cyst opening into the pharynx at the level of the 

palatine tonsil. 


background image

• These membranes form where the epithelia of the 

clefts and pouches approach each other 
 

• The endoderm of the pouches and ectoderm of the 

grooves are soon separated by mesenchyme 

 
• Only first pharyngeal membrane becomes the 

tympanic membrane, others obliterate 

Pharyngeal Membranes 


background image

Tongue 

Anterior two-thirds, or body, of the tongue  derived from two lateral lingual 

swellings and one median swelling (tuberculum impar)  (first pharyngeal arch). 

The posterior part, or root, of the tongue  derived from a second median swelling ( 

copula, or hypobranchial eminence) is formed by mesoderm of the second, third, 

and part of the fourth arch--------- 

Third median swelling, formed by the posterior part of the fourth arch, marks 

development of the epiglottis.  

Immediately behind this swelling is the laryngeal orifice, which is flanked by the 

arytenoid swellings 

 
 
 


background image

Muscular innervation of the tongue  

• Some of the tongue muscles 

probably differentiate in 
situ, but most are derived 
from myoblasts originating 
in occipital somites. Thus, 
tongue musculature is 
innervated by the 
hypoglossal nerve.  

• The arrow shows the 

pathway taken by myoblasts 
from the occipital 
myotomes to form the 
tongue musculature.  


background image

General sensory innervation 

Since the mucosa covering the body 

of the tongue originates from the 

first pharyngeal arch, sensory 

innervation to this area is by the 

mandibular branch of the trigeminal 

nerve

 The posterior part, or root, of the 

tongue originates from the second, 

third, and part of the fourth 

pharyngeal arch. The fact that 

sensory innervation to this part of 

the tongue is supplied by the 

glossopharyngeal nerve indicates 

that tissue of the third arch 

overgrows that of the second. 

The epiglottis and the extreme 

posterior part of the tongue are 

innervated by the superior laryngeal 

nerve, reflecting their development 

from the fourth arch.  


background image

• the anterior two-thirds of the tongue is 

provided by the chorda tympani branch of the 
facial nerve. 

• while the posterior third is supplied by the 

glossopharyngeal nerve.  

Special sensory innervation (taste)  


background image

Tongue-tie 

• The frenulum is the only 

tissue that anchors the tongue 
to the floor of the mouth. 

• In 

ankyloglossia

 (tongue-tie) 

the tongue is not freed from 
the floor of the mouth.  

• In the most common form of 

ankyloglossia, the frenulum 
extends to the tip of the 
tongue. 


background image

Thyroid Gland  

• The thyroid gland 

appears as an epithelial 
proliferation in the floor 
of the pharynx between 
the tuberculum impar 
and the copula at a point 
later indicated by the 
Foramen cecum . 


background image

• the thyroid descends in front of 

the pharyngeal gut as a bilobed 
diverticulum . 

• During this migration, the thyroid 

remains connected to the tongue 
by a narrow canal( thyroglossal 
duct). This duct later disappears. 

• With further development, the 

thyroid gland descends in front 
of the hyoid bone and the 
laryngeal cartilages. It reaches its 
final position in front of the 
trachea in the 7

th

  week  

• The thyroid begins to function at 

approximately the end of the 3

rd

 

month, at which time the first 
follicles containing colloid 
become visible 


background image

Thyroglossal cyst  

• it is a cystic remnant of the 

thyroglossal duct,  

• may lie at any point along 

the migratory pathway of 

the thyroid gland but is 

always near or in the 

midline of the neck. 

• approximately 50% of these 

cysts are close to or just 

inferior to the body of the 

hyoid bone  

• they may also be found at 

the base of the tongue or 

close to the thyroid 

cartilage.  


background image

Thyroglossal cyst 

They are commonly found behind 
the arch of the hyoid bone. 
 

An important diagnostic 
characteristic is their midline 
location 

 


background image

Facial prominences  

At the end of the fourth week, facial prominences consisting primarily of 

neural crest-derived mesenchyme and formed mainly by the first pair of 

pharyngeal arches .  
 Maxillary prominences can be distinguished lateral to the stomodeum, 
 Mandibular prominences can be distinguished caudal to this structure  
 Frontonasal prominence constitutes the upper border of the stomodeum. 


background image

Nasal prominences 

• On both sides of the frontonasal 

prominence, local thickenings of 

the surface ectoderm, the nasal 

(olfactory) placodes, originate 

under inductive influence of the 

ventral portion of the forebrain 

• During the fifth week, the nasal 

placodes  invaginate to form 

nasal pits.  

• In so doing, they create a ridge of 

tissue that surrounds each pit 

and forms the nasal 

prominences

1. Lateral nasal prominences on 

the outer edge of the pits;  

2. Medial nasal prominences on 

the inner edge of pits  


background image

upper lip& lower lip development  

During the following 2 weeks, the maxillary prominences grow medially, 

compressing the medial nasal prominences toward the midline. Subsequently, 

the cleft between the medial nasal prominence and the maxillary prominence 

is lost, and the two fuse  
• Hence, the upper lip is formed by the  
 two medial nasal prominences and the  
 two maxillary prominences.  
• The lateral nasal prominences do not participate in formation of the upper 

lip 

• The lower lip and jaw form from the mandibular prominences that merge 

across the midline. 

 


background image

Nasolacrimal duct& cheeks 

development  

Initially, the maxillary and lateral nasal prominences are separated by a deep furrow

the nasolacrimal groove

 Ectoderm in the floor of this groove forms a solid epithelial cord that detaches from 

the overlying ectoderm. After canalization, the cord forms the nasolacrimal duct; its 

upper end widens to form the lacrimal sac.  

Following detachment of the cord, the maxillary and lateral nasal prominences merge 

with each other.  

The nasolacrimal duct then runs from the medial corner of the eye to the inferior 

meatus of the nasal cavity, and the maxillary prominences enlarge to form the cheeks 

and maxillae.  


background image

The nose 

is formed from five facial 
prominences

1. the frontal prominence 

gives rise to the bridge;  

2. the merged medial nasal 

prominences provide the 
crest and tip;  

3. the lateral nasal 

prominences form the 
sides (alae)  


background image

Intermaxillary Segment 

• As a result of medial growth of the maxillary prominences, the two medial 

nasal prominences merge not only at the surface but also at a deeper 

level. The structure formed by the two merged prominences is the 

intermaxillary segment. It is composed of 

1. a labial component, which forms the philtrum of the upper lip;  
2. an upper jaw component, which carries the four incisor teeth; and  
3. a palatal component, which forms the triangular primary palate .  
• The intermaxillary segment is continuous with the rostral portion of the 

nasal septum, which is formed by the frontal prominence. 


background image

Secondary Palate  

• The main part of the definitive palate is formed by two shelf-

like outgrowths from the maxillary prominences.  

• These outgrowths, the palatine shelves, appear in the sixth 

week of development and are directed obliquely downward 
on each side of the tongue  


background image

Secondary Palate 

• In the 

seventh week

, the palatine shelves ascend to 

attain a horizontal position above the tongue and 
fuse, forming the Secondary palate 


background image

• Anteriorly, the shelves fuse with the triangular primary palate, and 

the incisive foramen is the midline landmark between the primary 
and secondary palates. 

• At the same time as the palatine shelves fuse, the nasal septum 

grows down and joins with the cephalic aspect of the newly 
formed palate 


background image

• Cleft lip and cleft palate are common defects. 
• The incisive foramen is considered the 

dividing landmark between the anterior and 
posterior cleft deformities.   

Facial Clefts 


background image

 Those anterior to the 

incisive foramen include 

1.  lateral cleft lip 
2.  cleft upper jaw  
3. cleft between the primary 

and secondary palates . 

 Such defects are due to  
• a partial or 
•  complete lack of fusion of 

the maxillary prominence 
with the medial nasal 
prominence on one or both 
sides.  
 

Anterior cleft deformity  


background image

Anterior cleft deformity  


background image

Posterior cleft deformity  

Those that lie posterior to 

the incisive foramen 

include 

1.  cleft (secondary) palate 
2.  cleft uvula . 

 

Cleft palate results from 

a lack of fusion of the 

palatine shelves.  


background image

 The frequency of isolated cleft palate is much lower than that 

of cleft lip , 

 occurs more often in females (67%) than in males, and 
 is not related to maternal age.  
  In females, the palatal shelves fuse approximately 1 week 

later than in males. This difference may explain why isolated 
cleft palate occurs more frequently in females than in males.  

 may be caused by hereditary factors and anticonvulsant 

drugs 

Cleft palate  


background image

combination of anterior and posterior 

clefts 


background image

Oblique facial clefts 

• are produced by failure 

of the maxillary 
prominence
 to merge 
with its corresponding
 
lateral nasal 
prominence.
  

• When this occurs, the 

nasolacrimal duct is 
usually exposed to the 
surface 


background image

Nasal Cavities  

During the sixth week, the 
nasal pits deepen, 

 partly because of growth 

of the surrounding nasal 
prominences
 and 

  partly because of their 

penetration into the 
underlying mesenchyme
.  

At first, the oronasal 
membrane
 separates the 
pits from the primitive 
oral cavity 


background image

 

primitive choanae  

 
 

• Breakdown of oronasal 

membrane  result in the 
formation of the   
primitive choanae 

•  These choanae lie on 

each side of the midline 
and immediately behind 
the primary palate. 
 


background image

• Later, the definitive choanae 

lie at the junction of the 
nasal cavity and the pharynx 
due to  

1. The  formation of the 

secondary palate and  

2. further development of the 

primitive nasal chambers , 
 


background image

• the ectodermal epithelium 

in the roof of each nasal 
cavity becomes specialized 
to form the olfactory 
epithelium

•  Some epithelial cells 

differentiate into olfactory 
receptor cells (neurons).  

• The axons of these cells 

constitute the olfactory 
nerves
, which grow into the 
olfactory bulbs of the brain 

• the superior, middle, and 

inferior nasal conchae 
develop as elevations of the 
lateral walls of the nasal 
cavities. 
 


background image

• develop as diverticula of the lateral nasal wall 

and extend into the maxilla, ethmoid, frontal, 
and sphenoid bones
.  

• They reach their maximum size during puberty 

and contribute to the definitive shape of the 
face. 

Paranasal air sinuses 


background image

is influenced by development of 
1.  paranasal sinuses 
2.  nasal conchae 
3.  teeth . 

The adult form of the face 


background image

Summary  

• Mesenchyme for formation of the head region is derived from paraxial 

mesoderm, lateral plate mesoderm, neural crest cells and ectodermal 

placodes  

• Pharyngeal apparatus consists of pharyngeal arches,  pouches,  clefts and  

membranes 

• Pharyngeal arches Contribute mostly to neck development but the first 

arch contributes to facial development  

• The thyroid gland originates from an epithelial proliferation in the floor of 

the tongue and descends to its level in front of the tracheal rings  

• The paired maxillary and mandibular prominences and the frontonasal 

prominence are the first prominences of the facial region. 

• The nasal placodes  invaginate to form nasal pits creating the medial and 

lateral nasal prominences  

• Upper lip, lower lip, cheek, nose, primary palate and secondary palates 

derived from these prominences  

  


background image

 

Thank you 

Next Lecture:     Urinary System 

  

 

 
 
 




رفعت المحاضرة من قبل: Abdalmalik Abdullateef
المشاهدات: لقد قام 10 أعضاء و 196 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل