Βαθιά λευκή ύλη είναι το όνομα που δίνεται σε ένα μέρος του εγκεφάλου που βρίσκεται μεταξύ της παρεγκεφαλίδας και του εγκεφαλικού στελέχους. Λανθασμένα θεωρήθηκε παθητικός ιστός νωρίτερα, αλλά η έρευνα σε αυτήν την περιοχή του εγκεφάλου αποκάλυψε ότι είναι υπεύθυνος για τη ρύθμιση μιας ποικιλίας ασυνείδητων λειτουργιών του σώματος, όπως η αρτηριακή πίεση, η θερμοκρασία του σώματος και ο καρδιακός ρυθμός. Θεωρείται ότι επηρεάζει την έκφραση συναισθημάτων, η βαθιά λευκή ύλη πιστεύεται ότι παίζει σημαντικό ρόλο στην εμφάνιση πολλών προβληματικών καταστάσεων, όπως η νόσος Αλτσχάιμερ, η σκλήρυνση κατά πλάκας και η αγγειακή άνοια. Γνωστό και ως διενέργεια, η κύρια λειτουργία του είναι να μεταδίδει σήματα μεταξύ του νευρικού συστήματος και της φαιάς ύλης που το περιβάλλει.
Αποτελείται κυρίως από δέσμες μυλελινωμένων αξόνων, η βαθιά λευκή ουσία λειτουργεί ως υποδομή μετάδοσης του εγκεφάλου. Οι πληροφορίες συνήθως αποστέλλονται από νευρώνα σε νευρώνα μέσω προβολών των νευρικών κυττάρων γνωστών ως νευράξονες. Η λευκή ουσία περιέχει δέσμες μυελινωμένων νευραξόνων, ή νευράξονες περιτριγυρισμένους από λευκό λιπώδη ιστό που ονομάζεται μυελίνη. Με τη σειρά τους, λειτουργούν σαν μονωτικό περίβλημα, βοηθώντας τα νευρικά ερεθίσματα να ταξιδέψουν γρηγορότερα κατά μήκος των νευραξόνων. Η γκρίζα ύλη του εγκεφάλου, σε αντίθεση, περιέχει μη μυλενοποιημένους άξονες και τριχοειδή αγγεία.
Τα μηνύματα μεταδίδονται σε διαφορετικά μέρη της φαιάς ύλης στον εγκέφαλο μέσω της βαθιάς λευκής ύλης. Αυτή η περιοχή του εγκεφάλου είναι πολύ ανθεκτική και μπορεί να προσαρμοστεί στις βλάβες βρίσκοντας διαφορετικές διαδρομές που παρακάμπτουν τις κατεστραμμένες περιοχές της λευκής ύλης. Η ασθενής λευκή ουσία εμποδίζει την ικανότητα του εγκεφάλου να λειτουργεί πλήρως. Η λευκή ύλη είναι υπεύθυνη για τη σωστή ανταλλαγή πληροφοριών και το συντονισμό της λειτουργίας διαφόρων περιοχών του εγκεφάλου, ενώ η φαιά ουσία του εγκεφάλου εκτελεί λειτουργίες όπως ο υπολογισμός και η σκέψη. Σε ασθένειες όπως το Αλτσχάιμερ, η βαθιά λευκή ύλη μεταβάλλεται σημαντικά με την πάροδο του χρόνου με την εξέλιξη της νόσου.
Περιλαμβάνοντας περίπου το 50% του συνολικού ιστού του εγκεφάλου, η λευκή ουσία έχει λευκό χρώμα λόγω της παρουσίας μυελίνης, η οποία αποτελείται κυρίως από λιπιδικό ιστό με τριχοειδή αγγεία. Η γκρίζα ύλη έχει πιο ροζ χρώμα λόγω της παρουσίας μεγάλου αριθμού τριχοειδών αίματος. Μόνο εν μέρει παρούσα κατά τη γέννηση, η ποσότητα μυελίνης που βρίσκεται στον εγκέφαλο αυξάνεται κατά την εφηβεία και τα 20 του ατόμου. Η ποσότητα της ανάπτυξης της μυελίνης, ο χρόνος και ο βαθμός στον οποίο ολοκληρώνεται πιστεύεται ότι επηρεάζει λειτουργίες όπως ο αυτοέλεγχος και η μάθηση, και μπορεί ακόμη και να είναι εν μέρει υπεύθυνη για ψυχικές διαταραχές όπως η σχιζοφρένεια.