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第四脳室は中心管が拡張した部分で、脳脊髄液で満たされている。この構造は以下の要素から成る：底と蓋、側方を境する2つの縁、外側に延びる2つの膨出部、中脳水道につながる上方（吻側）と延髄の中心管につながる下方（尾側）の開口部、さらに軟膜腔に通じる正中部の1つの孔と2つの側方の孔。第四脳室の長さは約25mmである。
第四脳室蓋（Tegmen ventriculi quarti）は、上方では前髄帆（Velum medullare anterius）と両側の結合腕（Brachia conjunctiva）から構成され、下方は小脳の虫部小節（Nodulus）、左右の後髄帆（Velum medullare posterius）、および第四脳室脈絡組織（Tela chorioidea ventriculi quarti）からなる。小脳に向かって尖っている第四脳室蓋の突出部は天幕（Zelt）と呼ばれ、その稜線を室頂（Fastigium, Giebelkante）という（図410(脳の正中断面の一部を拡大したもの) ）。
第四脳室蓋の下部には、わずかに肥厚した側縁がある。これは閂（かんぬき）から第四脳室外側陥凹の腹方端まで延び、第四脳室の蓋板を除去した際、多くの場合、延髄に付着したまま残る。
この構造は菱脳ヒモ（Taenia rhombencephali）と呼ばれる（図421(菱形窩の表面像)、図422(脳幹、四丘体付近、菱形窩) ）。菱脳ヒモの上部は小脳の片葉（Flocculus）からその虫部小節まで延びている（図427(小脳：前下方からの視点) ）。詳細は後述の小脳の項（II. 小脳 Cerebellum, Kleinhirn）および髄帆の項（f) 前と後の髄帆 Vorderes und hinteres Marksegel ）を参照されたい。
第四脳室底は、わずかに凹んでおり、その形状から菱形窩（Fossa rhomboidea, Rautengrube）と呼ばれる。その表面は灰白色を呈し、多くの特徴的構造を示す。下方に向かって尖った端は、ペン先に似ていることから筆尖（Calamus scriptorius）と呼ばれる（図422(脳幹、四丘体付近、菱形窩)）。
正中にある縦の溝（菱形窩の正中溝 Sulcus medianus fossae rhomboidis）は菱形窩を左右対称の両半に分けている。髄条（Striae medullares）（図421(菱形窩の表面像)）は、1本の比較的太い、あるいは複数の細い白質の横走する線条で、第四脳室外側陥凹付近から横走して正中線に達する。この髄条によって菱形窩は上部、中部、下部の3領域に区分される。
菱形窩の下部は延髄に属する。髄条が通過する中部は後脳に属し、側方へは第四脳室外側陥凹（Recessus lateralis ventriculi quarti）（図422(脳幹、四丘体付近、菱形窩)）に続く。この陥凹は索状体に沿って側方に回り、小脳の片葉柄（Pedunculus flocculi）で終わる（図427(小脳：前下方からの視点) ）。菱形窩の上部は側方が結合腕によって境される。
正中溝の両側に低く縦長の隆起があり、これを内側隆起（Eminentia medialis）という（図421(菱形窩の表面像) 図422(脳幹、四丘体付近、菱形窩)）。この隆起は菱形窩の全長にわたり、上方の領域では幅が広くなり、より明瞭となる。その側方の境界は浅い溝で、菱形窩分界溝（Sulcus limitans fossae rhomboidis）と呼ばれる。菱形窩の下部には、濃い灰白色と軽度の陥凹を呈する三角形の領域があり、灰白翼（Ala cinerea）と呼ばれる。その下には灰白翼核（Nucleus terminalis alae cinereae、舌咽神経と迷走神経の終止核）がある。灰白翼の上部の尖端が特に深くなっている部分を下窩（Fovea caudalis）という。灰白翼の上方に向かった尖端から正中溝に垂直線を引くと、三角形の領域が区画される。これを舌下神経三角（Trigonum n. hypoglossi）といい、その下に舌下神経の核がある。灰白翼と菱脳ヒモの間の狭い領域は最後野（Area postrema）と呼ばれる。第四脳室外側陥凹への入口付近で、第四脳室底が隆起して低い丘を形成し、これを前庭神経野（Area vestibularis）（図421(菱形窩の表面像)、図422(脳幹、四丘体付近、菱形窩)）という。
髄条の上方で、内側隆起は幅が広くなり、顕著な円形の隆起を形成する。これを顔面神経丘（Colliculus facialis）という。これは顔面神経が脳内で形成する膝によるものである。この隆起の外側縁では、菱形窩の表面が陥凹して上窩（Fovea rostralis）という小さな窪みを形成する。これより前方では、各側の結合腕に接して青みを帯びた領域があり、中脳水道への入口にまで達している。これを青斑（Locus caeruleus）と呼ぶ。