Анатомия, физиология и клиника шейного отдела симпатического нерва изучены лучше других отделов симпатической системы.
Волокна, образующие шейный симпатический нерв, берут начало у клеток боковых рогов спинного мозга на уровне C8—D2 сегментов. Они выходят из спинного мозга вместе с передними корешками и в составе rami communicantes albi вступают в truncus sympathicus, направляясь к нервным клеткам вертебральных узлов. От верхнего шейного узла, имеющего наибольшее физиологическое значение, отходит кверху n. caroticus internus, направляющийся к внутренней сонной артерии. Нерв этот, разветвляясь, принимает участие в образовании симпатического plexus caroticus internus, окружающего внутреннюю сонную артерию. От этого крупного периартериального сплетения идут более мелкие сплетения к ветвям внутренней сонной артерии, питающим головной мозг, твердую мозговую оболочку, органы, находящиеся в глазнице, и полость носа. Книзу от верхнего шейного узла идут ветви к органам шеи, а также ветви к сердцу. Присоединяясь к различным черепномозговым нервам, волокна симпатического сплетения внутренней сонной артерии иннервируют мышцу, расширяющую зрачок (m. dilatator pupillae), гладкую мышцу верхнего века (m. tarsalis) и гладкую мышцу орбиты (m. orbitalis Mulleri), слезные и слюнные железы, сосуды глаза, сосуды и кожные железы лица и головы.
Паралич шейного отдела симпатической нервной системы вызывает ряд симптомов со стороны глаза, известных под названием синдрома Горнера, а именно миоз (вследствие паралича m. dilatator pupillae), псевдоптоз, т. е. легкое опущение верхнего века (вследствие паралича m. tarsalis), энофтальм — некоторое западание глазного яблока (паралич m. orbitalis Miilleri, напряжение которой определяет степень выстояния глазного яблока). Кроме синдрома Горнера, при параличе шейного симпатикуса наблюдается покраснение кожи лица, повышение местной температуры на соответствующей половине лица, особенно на шее и ухе, некоторое уменьшение потоотделения, слюноотделения и слезоотделения.
В нормальных условиях вкапывание в конъюнктивальный мешок нескольких капель 5—10% раствора кокаина вызывает расширение зрачка вследствие раздражения симпатических волокон, иннервирующих m. dilatator pupillae. При параличе шейного отдела симпатического нерва эта нормальная реакция зрачка на кокаин отсутствует. Исчезает также цилиоспинальный рефлекс, т. е. расширение зрачка в ответ на болевое раздражение (укол, щипок) на одноименной стороне.