Neuronii și fibrele care le înconjoară sunt materie cenușie. Legăturile fibrelor axon sunt materii albe. Axoanele sunt fibre nervoase unice prin care celulele nervoase trimit impulsuri. Axoanele sunt învelite, de obicei, într-o teacă de grăsime numită mielină. Celulele oligodendrocite sunt responsabile pentru mielină.
Substanța cenușie a creierului este localizată în miezul măduvei spinării și ajunge până în creierul stemului din partea de jos a creierului. Materia albă înconjoară materia cenușie din măduva spinării și tulpina creierului, în timp ce materia cenușie înconjoară materia albă în părțile superioare ale creierului. Legăturile dintre celulele din materia cenușie permit creierului să interpreteze semnalele de la organele de simț și să planifice cum să le răspundă. Materia albă servește drept rețea de comunicare între diferite părți ale creierului și între creier și măduva spinării.
