Màu nhạt của chất trắng vừa được cắt ra là do lớp myelin bao bọc các sợi trục của nó. Chất trắng chủ yếu bao gồm các sợi thần kinh dài có myelin bao bọc, kết nối các vùng vỏ não khác nhau, liên kết vỏ não với các nhân sâu và tủy sống, và kết nối hai bán cầu não.

Các bó sợi thần kinh chính bao gồm thể vân, bao trong và nhiều đường dẫn liên kết chạy trong mỗi bán cầu. Vì myelin cho phép dẫn truyền nhanh chóng, nên tính toàn vẹn của chất trắng rất cần thiết cho sự phối hợp kịp thời của các mạng lưới thần kinh phân bố rộng khắp. Chụp cộng hưởng từ khuếch tán (Diffusion MRI) hiện cho phép hình dung và định lượng các bó sợi này trong não sống.

Các bệnh lý ưu tiên tấn công chất trắng—như bệnh đa xơ cứng, bệnh loạn dưỡng chất trắng, bệnh mạch máu nhỏ—gây ra các khiếm khuyết phản ánh sự đứt đoạn của các vùng mà các bó sợi thần kinh thường liên kết. Những thay đổi liên quan đến tuổi tác trong chất trắng cũng góp phần làm suy giảm nhận thức. Hiểu biết về cấu trúc chất trắng đã trở nên quan trọng như việc lập bản đồ các vùng vỏ não để giải thích cả chức năng bình thường và các triệu chứng thần kinh.

Tổn thương ở một đường dẫn truyền quan trọng có thể làm gián đoạn chức năng ngay cả khi các vùng vỏ não vẫn còn nguyên vẹn.