Giliai balta medžiaga vadinama smegenų dalis, kuri yra tarp smegenėlių ir smegenų kamieno. Anksčiau jis buvo klaidingai laikomas pasyviu audiniu, tačiau šios smegenų srities tyrimai atskleidė, kad ji yra atsakinga už įvairių nesąmoningų kūno funkcijų, tokių kaip kraujospūdis, kūno temperatūra ir širdies ritmas, reguliavimą. Manoma, kad giliai baltoji medžiaga turi įtakos emocijų raiškai, todėl manoma, kad ji atlieka svarbų vaidmenį daugelio mįslingų ligų, tokių kaip Alzheimerio liga, išsėtinė sklerozė ir kraujagyslinė demencija, atsiradimui. Taip pat žinomas kaip diencefalonas, jo pagrindinė funkcija yra perduoti signalus tarp nervų sistemos ir ją supančios pilkosios medžiagos.
Gilioji baltoji medžiaga, daugiausia sudaryta iš mielinuotų aksonų pluoštų, veikia kaip smegenų perdavimo infrastruktūra. Informacija paprastai siunčiama iš neurono į neuroną per nervinių ląstelių, žinomų kaip aksonai, projekcijas. Baltojoje medžiagoje yra mielinuotų aksonų pluoštų arba aksonų, apsuptų baltu riebaliniu audiniu, vadinamu mielinu. Jie savo ruožtu veikia kaip izoliuojantis apvalkalas, padedantis nerviniams impulsams greičiau judėti aksonais. Priešingai, pilkojoje smegenų medžiagoje yra nemileinuotų aksonų ir kapiliarų.
Pranešimai perduodami į įvairias pilkosios medžiagos dalis smegenyse per giliąją baltąją medžiagą. Ši smegenų sritis yra labai atspari ir gali prisitaikyti prie pažeidimų ieškodama skirtingų būdų, aplenkiančių pažeistas baltosios medžiagos sritis. Serganti baltoji medžiaga trukdo smegenims visiškai funkcionuoti. Baltoji medžiaga yra atsakinga už tinkamą dalijimąsi informacija ir įvairių smegenų sričių veiklos koordinavimą, o smegenų pilkoji medžiaga atlieka tokias funkcijas kaip skaičiavimas ir mąstymas. Sergant tokiomis ligomis kaip Alzheimerio liga, laikui bėgant, ligai progresuojant, giliai baltoji medžiaga labai pakinta.
Baltoji medžiaga, kurią sudaro apie 50% viso smegenų audinio, yra baltos spalvos dėl mielino, kurį daugiausia sudaro lipidinis audinys su kapiliarais. Pilka medžiaga yra rausvesnė dėl daugybės kraujo kapiliarų. Gimimo metu tik iš dalies esantis mielino kiekis smegenyse didėja paauglystėje ir per 20 metų. Manoma, kad mielino augimo kiekis, laikas ir jo užbaigimo mastas turi įtakos funkcijoms, tokioms kaip savikontrolė ir mokymasis, ir netgi gali būti iš dalies atsakingi už psichikos sutrikimus, tokius kaip šizofrenija.