El cerebro y la médula espinal están formados por materia gris y materia blanca.
La sustancia gris se compone de cuerpos de las células nerviosas, dendritas y axones, células gliales y capilares (los vasos sanguíneos más pequeños del organismo).
La sustancia blanca contiene relativamente muy pocas neuronas y se compone principalmente de axones recubiertos con muchas capas de mielina y oligodendrocitos que forman la mielina. La mielina es lo que hace que la sustancia blanca sea blanca. (La mielina acelera la conducción de los impulsos nerviosos, ver Nervios.)
Las neuronas van, de manera regular, aumentando o disminuyendo el número de conexiones entre ellas. Este proceso explicaría en parte cómo aprendemos, nos adaptamos y formamos recuerdos. No obstante, el encéfalo y la médula espinal raramente producen nuevas neuronas. Una excepción es el hipocampo, un área del cerebro que participa en la formación de los recuerdos.
El sistema nervioso es un sistema de comunicaciones extraordinariamente complejo, que envía y recibe simultáneamente un volumen considerable de información. Sin embargo, es vulnerable a las enfermedades y a las lesiones, como se indica en los ejemplos siguientes:
Las neuronas pueden sufrir un proceso degenerativo que cause la enfermedad de Alzheimer, la enfermedad de Huntington o la enfermedad de Parkinson.
Los oligodendrocitos pueden inflamarse y perderse, causando esclerosis múltiple.
Las bacterias o los virus pueden infectar el encéfalo o la médula espinal, dando lugar a encefalitis o a meningitis.
Si se obstruye el riego sanguíneo al encéfalo se producirá un accidente cerebrovascular.
Los traumatismos o los tumores también pueden causar una lesión estructural en el encéfalo o en la médula espinal.