Sistemul nervos central poate fi împărțit în substanță albă și substanță cenușie. Aceste două divizii și-au câștigat numele datorită diferenței în aspectul lor în anatomia umană brută. Substanța albă pare albă datorită prezenței unor cantități mari de mielină, o proteină grasă care servește o funcție de izolare pentru transmiterea semnalului. Substanța cenușie apare gri-maro datorită prezenței corpurilor celulare neuronale și a capilarelor, precum și a lipsei relative de mielină. Substanța albă și materia cenușie sunt diferite în virtutea componentelor, funcțiilor și locațiilor lor atât în materia creierului, cât și a măduvei spinării.
Substanța albă este uneori numită substanță alba. Conține tracturi axonale mielinizate care conectează diferite zone ale materiei cenușii din creier și măduva spinării. Acești axoni mielinizați transportă impulsurile nervoase de la un neuron la altul. Prezența mielinei permite transmiterea mai rapidă a semnalelor nervoase.
În plus, materia albă poate fi împărțită în continuare în tracturi de proiecție, tracturi comisurale și tracturi de asociere. Tracturile de proiecție transportă semnale nervoase de la cortex către alte regiuni ale creierului sau de la creier către alte țesuturi ale corpului. Tracturile comisurale permit emisferelor cerebrale stânga și dreaptă să comunice. Tracturile de asociere transportă semnale nervoase de la un lob cortical la altul.
Materia cenușie este uneori numită substanța grisea. Conține în principal corpuri celulare, dendrite și sinapse. Alte componente ale materiei cenușii includ neuropilul, celulele gliale și capilarele. Neuropil este termenul colectiv pentru dendrite și axoni și poate fi mielinizat sau nemielinizat, în timp ce celulele gliale se referă la astrocite și oligodendrocite. Spre deosebire de substanța albă, care servește în principal la transmiterea semnalelor nervoase, materia cenușie este locul unde sunt generate și procesate astfel de semnale.
Substanța albă și materia cenușie diferă și în ceea ce privește distribuția. În creier, substanța cenușie se găsește pe suprafața cortexelor cerebrale și cerebeloase. De asemenea, se găsește în părțile profunde ale creierului, în special în ganglionii bazali, talamus, hipotalamus și diferite nuclee subtalamice. În părțile profunde ale cerebelului, substanța cenușie este prezentă sub formă de nuclei dintați, globosi, emboliformi și fastigiali, în timp ce în părțile profunde ale trunchiului cerebral este prezentă ca substanță neagră, precum și ca roșu, olivar și cranian. nucleele nervoase. Substanța cenușie se găsește și în coarnele anterioare, laterale și posterioare ale măduvei spinării.
În schimb, substanța albă formează o mare parte din materia profundă a creierului și din straturile superficiale ale măduvei spinării. El conectează cortexul cu părțile profunde ale creierului și conectează cele două emisfere cerebrale printr-o structură numită corpul calos. Substanța albă situată în părțile profunde ale cerebelului este uneori numită arbor vitae. În măduva spinării, substanța albă este mai superficială decât substanța cenușie și înconjoară diferitele coarne.
Substanța albă și materia cenușie diferă și în ceea ce privește contribuția lor la volumul creierului și consumul de energie. În timp ce materia albă constituie aproximativ 60% din volumul creierului, materia cenușie reprezintă celelalte 40%. Cu toate acestea, materia cenușie consumă mai mult energie și consumă aproximativ 94% din oxigenul total care ajunge la creier.