Centrinę nervų sistemą galima suskirstyti į baltąją ir pilkąją medžiagą. Šie du skyriai gavo savo pavadinimus dėl jų išvaizdos skirtumo bendroje žmogaus anatomijoje. Baltoji medžiaga atrodo balta, nes joje yra daug mielino – riebalinio baltymo, kuris atlieka signalo perdavimo izoliacijos funkciją. Pilka medžiaga atrodo pilkai ruda dėl neuronų ląstelių kūnų ir kapiliarų, taip pat dėl santykinio mielino trūkumo. Baltoji ir pilkoji medžiaga skiriasi dėl savo komponentų, funkcijų ir vietos smegenų ir nugaros smegenų medžiagoje.
Baltoji medžiaga kartais vadinama substantia alba. Jame yra mielinizuoti aksoniniai traktai, jungiantys įvairias pilkosios medžiagos sritis smegenyse ir nugaros smegenyse. Šie mielinizuoti aksonai perneša nervinius impulsus iš vieno neurono į kitą. Mielino buvimas leidžia greičiau perduoti nervinius signalus.
Be to, baltoji medžiaga gali būti toliau skirstoma į projekcinius, komisurinius ir asociacijos takus. Projekciniai takai perneša nervinius signalus iš žievės į kitus smegenų regionus arba iš smegenų į kitus kūno audinius. Komisūriniai traktai leidžia bendrauti kairiajam ir dešiniajam smegenų pusrutuliams. Asociacijos traktai perneša nervinius signalus iš vienos žievės skilties į kitą.
Pilka medžiaga kartais vadinama substantia grisea. Jame daugiausia yra ląstelių kūnų, dendritų ir sinapsių. Kiti pilkosios medžiagos komponentai yra neuropilis, glijos ląstelės ir kapiliarai. Neuropilis yra bendras dendritų ir aksonų terminas ir gali būti mielinizuotas arba nemielinizuotas, o glijos ląstelės reiškia astrocitus ir oligodendrocitus. Priešingai nei baltoji medžiaga, kuri daugiausiai skirta nerviniams signalams perduoti, tokie signalai generuojami ir apdorojami pilkojoje medžiagoje.
Baltoji ir pilkoji medžiaga skiriasi ir pasiskirstymo požiūriu. Smegenyse pilkoji medžiaga randama smegenų ir smegenėlių žievės paviršiuje. Jis taip pat randamas gilesnėse smegenų dalyse, ypač baziniuose ganglijose, talamuose, pagumburyje ir skirtinguose subtalaminiuose branduoliuose. Gilesnėse smegenėlių dalyse pilkosios medžiagos yra dantytais, rutuliniais, emboliniais ir trumpalaikiais branduoliais, o gilesnėse smegenų kamieno dalyse yra juodoji medžiaga, taip pat raudonoji, alyvinė ir kaukolė. nerviniai branduoliai. Pilkosios medžiagos taip pat yra priekiniuose, šoniniuose ir užpakaliniuose nugaros smegenų raguose.
Priešingai, baltoji medžiaga sudaro didelę dalį gilesnės smegenų medžiagos ir paviršinių nugaros smegenų sluoksnių. Jis jungia žievę su gilesnėmis smegenų dalimis ir jungia du smegenų pusrutulius per struktūrą, vadinamą corpus callosum. Baltoji medžiaga, esanti gilesnėse smegenėlių dalyse, kartais vadinama arbor vitae. Nugaros smegenyse baltoji medžiaga yra labiau paviršutiniška nei pilkoji medžiaga ir supa skirtingus ragus.
Baltoji ir pilkoji medžiaga taip pat skiriasi pagal savo indėlį į smegenų tūrį ir energijos suvartojimą. Baltoji medžiaga sudaro apie 60% smegenų tūrio, o pilkoji medžiaga sudaro kitus 40%. Tačiau pilkoji medžiaga sunaudoja daugiau energijos ir sunaudoja maždaug 94% viso į smegenis patenkančio deguonies.