第1頸椎と第2頸椎は頭蓋骨と後頭骨に繋がっており、その関節は高い強度、可動性、そして複雑な構造を特徴としています。
環椎後頭関節(atlantooccipitalis)は、複合顆関節です。後頭骨の2つの顆によって形成され、それぞれが環椎の対応する上関節窩と結合します。これらの関節はそれぞれ独自の関節包を有し、2枚の環椎後頭膜によって補強されています。環椎後頭膜前部(membrana atlantooccipitalis anterior)は、後頭骨の基底部と環椎前弓の間に張られています。環椎後頭膜後部(membrana atlantooccipitalis posterior)は、前部膜よりも薄く幅広です。上面では大後頭孔の後方半円に、下面では環椎後弓に付着しています。
左右の環椎後頭関節(複合関節)は同時に運動可能です。前頭軸を中心として、前傾および後傾(うなずき運動)を行います。可動範囲は、前傾で20°、後傾で30°です。矢状軸を中心として、正中線からの頭部外転(側方傾斜)と初期位置への復帰が可能で、可動範囲は最大20°です。
正中環軸関節(art. atlantoaxiilis mediana)は、軸椎の歯突起の前面と後面の関節面によって形成されます。歯突起は前方で、環椎前弓後面の歯突起窩と連結されます。歯突起は後方で、環椎横靭帯(lig. transversum atlantis)と関節します。この靭帯は、環椎の外側塊の内面間に張られています。歯突起の前面関節と後面関節はそれぞれ独立した関節腔と関節包を有していますが、通常は単一の正中環軸関節とみなされます。正中環軸関節は円筒形の単軸関節であり、頭部を垂直軸に対して回転させることができます。歯突起の周りの環椎の回転は、頭蓋骨と一緒に各方向に 30 ~ 40° ずつ実行されます。
外側環軸関節(atlantoaxial lateralis)は、環椎外側塊の関節窩と軸椎体上部の関節面によって形成される一対の関節です。左右の環軸関節はそれぞれ独立した関節包を有しています。
内側環軸関節と外側環軸関節は、複数の靭帯によって強化されています。歯根尖靭帯(lig. apicis dentis)は対にならず、薄く、大後頭孔前円周後縁と歯根尖の間に張られています。翼突靭帯(ligg. alaria)は対になっています。それぞれ歯の外側表面から始まり、斜め上方および外側に伸び、後頭骨顆の内面に付着しています。翼突靭帯は、内側環軸関節における頭部の過度の回転を制限します。
歯尖靭帯と翼突靭帯の背後には、環椎十字靭帯(lig. cruciforme atlantis)があります。この靭帯は、環椎横靭帯と、そこから上下に伸びる線維組織の縦束(fasciculilongices)によって形成されます。上側の束は大後頭孔の前半円で終わり、下側の束は軸椎体の後面で終わります。脊柱管側の後方では、環軸関節とその靭帯は、幅広く強固な結合組織である外膜(membrana tectoria)で覆われています。軸椎レベルでは、外膜は後縦靭帯に入り込み、その上で後頭骨基底部の内面で終わる。外側環軸関節と正中環軸関節は結合している。内側環軸関節の回転と同時に、外側環軸関節では関節面のわずかな変位を伴う滑りのみが生ずる。