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脊髄神経の多くは椎間孔内ですでに後枝と前枝に分かれている。頚神経の後枝は、この分岐点から関節突起の外側面を回って背方に走る。ただし、第1と第2頚神経は特殊な関係を示すため、別途説明する。各後枝は半棘筋の外側面で内側枝Ramus medialisと外側枝Ramus lateralisに分かれる。
α) 外側枝Rami lateralesは純粋に運動性で、板状筋、最長筋、腸肋筋に分布する。
β) 内側枝Rami medialesは知覚性と運動性の両方の線維を含む。
皮枝は脊椎の棘突起付近で皮下に達する。第3頚神経の後枝の皮枝はN. occipitalis tertius（第3後頭神経）という1本の上行性の枝となる。これは項筋の深部で第2頚神経の後枝（大後頭神経N. occipitalis major）の皮枝と結合する。あるいは、項中隔のすぐそばで単独に僧帽筋の腱を貫き、外後頭隆起から頭頂に向かって皮膚内を広がり、大後頭神経の諸枝と結合する。
その運動性の枝は短い小枝で、多裂筋・横突後頭筋・棘突間筋に分布する。
第2と第3後枝の結合はAnsa cervicalis dorsalis（背側頚ヒモ）と呼ばれる。同様の結合がその他の頚神経後枝の内側枝間にも見られる。これらの結合は半棘筋の下にあり、Plexus cervicalis dorsalis（背側頚神経叢）と呼ばれる。
第1および第2頚神経の後枝は以下のような構造を持つ（図531(項部の神経と血管（I）)、図532(項部の神経と血管（II）)、図533(全脊髄神経の後枝の分布) まで参照）。
第1頚神経、すなわち後頭下神経N. cervicalis primus s. suboccipitalisは、脊柱管を出た後、椎骨動脈の下方で環椎の椎骨動脈溝内に位置する。この溝でほぼ同じ太さの2枝に分かれ、これらの枝はほぼ直角に離れていく。第1後枝Ramus dorsalis Iは、より下方の脊髄神経後枝とは異なり、もっぱら筋に分布する。その筋は大・小後頭直筋、頭掛筋、および環椎斜筋である。環椎斜筋を貫通する1枝によって、時に第2頚神経の後枝と吻合する。第2頚神経N. cervicalis secundusは脊柱管を出た後、環椎斜筋の下縁で前枝Ramus ventralisと後枝Ramus dorsalisに分かれる。後枝は前枝よりはるかに太く、環椎斜筋の縁を回って背方に走り、後頭骨と脊椎を結ぶ短い諸筋と横突後頭筋の間に達する。そして3枝に分かれる。
すなわち、1本ずつの上行枝と下行枝、および上方に凹の弓を描いて走る本幹の続きをなす枝である。上行枝は頭最長筋に分布し、板状筋の内側縁で1皮枝を後頭部に送るが、この皮枝は必ずしも常に見られるわけではない。下行枝は横突後頭筋の尖端に入り、第3頚神経の後枝と吻合する。第3の枝である大後頭神経N. occipitalis majorは横突後頭筋を貫き、さらに僧帽筋の腱を貫いて、正中線から2～3cm離れた分界項線付近で皮下に達する。ここで扁平になり、繰り返し枝分かれして頭頂部まで広がり、時には冠状縫合付近にまで達する。
これらの枝の一部は後頭動脈の枝に沿って走行する。僧帽筋の腱を貫く場所は、後頭動脈が貫く場所と一致することもあれば、この神経の一部が分離して後頭動脈とは別の経路をとることもある。
[図532] 項部の神経と血管（II）
僧帽筋と頭・項板状筋を除去。横突後頭筋は大後頭神経貫通部のすぐ下で切断し、折り返す。