De bleke kleur van vers gesneden witte stof is te danken aan de myeline die de axonen omhult. Witte stof bestaat voornamelijk uit lange gemyeliniseerde vezels die verschillende corticale gebieden met elkaar verbinden, de cortex koppelen aan diepe kernen en het ruggenmerg, en de twee hersenhelften met elkaar verbinden.

Belangrijke zenuwbanen zijn onder andere het corpus callosum, de interne capsule en de vele associatiebanen die in elke hersenhelft lopen. Omdat myeline snelle geleiding mogelijk maakt, is de integriteit van de witte stof essentieel voor de tijdige coördinatie van gedistribueerde neurale netwerken. Diffusie-MRI maakt het nu mogelijk om deze zenuwbanen in de levende hersenen te visualiseren en te kwantificeren.

Aandoeningen die bij voorkeur de witte stof aantasten – multiple sclerose, leukodystrofieën, kleinevatenziekten – veroorzaken tekorten die wijzen op een verstoring van de verbindingen tussen de hersengebieden die normaal gesproken door de zenuwbanen worden aangestuurd. Leeftijdsgebonden veranderingen in de witte stof dragen ook bij aan cognitieve achteruitgang. Inzicht in de organisatie van de witte stof is net zo belangrijk geworden als het in kaart brengen van de hersenschorsgebieden voor het verklaren van zowel normale functies als neurologische symptomen.

Een beschadiging in een cruciaal zenuwtraject kan een functie verstoren, zelfs als de corticale gebieden zelf intact blijven.