Niezbędne do umożliwienia komunikacji między pewnymi obszarami mózgu, włókna nerwowe są w rzeczywistości przedłużeniem komórek nerwowych zwanych aksonami. Nazywane również włóknami u, łączące włókna nerwowe dzielą się na dwa typy: włókna asocjacyjne i spoidłowe włókna nerwowe. Podczas gdy asocjacyjne włókna nerwowe są niezbędne do komunikacji między częściami tej samej półkuli mózgu, włókna spoidłowe są odpowiedzialne za połączenia w obu półkulach mózgu.
Neuron to rodzaj komórki, która przekazuje informacje czuciowe i motoryczne do, z i pomiędzy strukturami mózgu, w tym operacje związane z podejmowaniem decyzji, percepcją i emocjami. Każda komórka nerwowa składa się z ciała lub somy i wystających z niej pajęczych wypustek, zwanych dendrytami. Aksony to długie, cienkie włókna przyczepione do somy każdej komórki, posiadające kilka maleńkich gałęzi z cebulkami na każdym końcu zwanych końcówkami, które zawierają neuroprzekaźniki, substancje chemiczne odpowiedzialne za komunikację między komórkami nerwowymi. Dendryty odbierają informacje, gdy aksony przekazują je z ciała komórki w postaci impulsów elektrycznych. Ze wszystkich neuronów w mózgu, te z włókien asocjacyjnych są najliczniejszym typem.
W ludzkim ciele istnieje wiele rodzajów włókien nerwowych; jednak to łączące się włókna są odpowiedzialne za przekazywanie informacji tylko w obszarach mózgu. Włókna asocjacyjne to zmielinizowane aksony zlokalizowane tuż pod korą mózgową, pokryte komórkami glejowymi, które bardzo szybko izolują i przewodzą impulsy. Ponieważ włókna asocjacyjne są niezbędne do połączeń po tej samej stronie mózgu, krótkie włókna asocjacyjne specyficznie łączą części w obrębie konkretnego płata, takie jak obszar Wernickego znajdujący się w płacie skroniowym niezbędny do zrozumienia języka. Głównie odpowiedzialne za łączenie jednego płata z drugim, długie włókna asocjacyjne, takie jak dolny pęczek podłużny, umożliwiają komunikację między płatami skroniowym i potylicznym.
Niektóre choroby niszczą włókna asocjacyjne, w tym otoczki mielinowe, które je otaczają. Od 2011 r. stwardnienie rozsiane (MS) jest najczęstszą chorobą powodującą demielinizację, rozpad istoty białej skutkujący spowolnionym lub całkowitym zanikiem impulsów nerwowych, dający objawy wskazujące na upośledzenie ośrodkowego układu nerwowego (OUN). Wczesny początek charakteryzuje się okresami utraty czucia lub parestezji, stanu, w którym kończyna odczuwa kłucie, swędzenie i mrowienie. Manifestacje na początku zwykle pojawiają się i znikają, pojawiając się między nimi miesiącami, a nawet latami. Uważa się, że jest to spowodowane kombinacją czynników genetycznych i środowiskowych, ataki SM na OUN są spowodowane odpowiedzią autoimmunologiczną, w której organizm reaguje przeciwko własnym tkankom, powodując stan zapalny i prowadząc do uszkodzenia komórek nerwowych. Chociaż nie ma lekarstwa na SM, objawy można opanować, a postęp choroby spowolniony.