Μακροσκοπικά, κατά τις διατομές οποιασδήποτε περιοχής του Κ.Ν.Σ. διακρίνουμε την παρουσία φαιάς και λευκής ουσίας. Όμως, ανάλογα με την περιοχή, διαφέρει η τοπογραφική τους κατανομή, η μορφολογία και η διάταξη των νευρικών κυττάρων. Γενικά, στη φαιά ουσία, περιέχονται τα σώματα των περισσότερων νευρικών κυττάρων, ενώ η λευκή ουσία περιέχει τους νευράξονές τους που συνδέουν διαφορετικά μέρη του φλοιού μεταξύ τους ή με άλλα τμήματα του Κ.Ν.Σ. Οι περισσότεροι από τους νευράξονες περιβάλλονται από έλυτρα μυελίνης πλούσια σε λιπίδια (εμμύελοι νευράξονες), τα οποία είναι υπεύθυνα για τη λευκή χροιά της περιοχής.

Σε τομές εγκεφάλου μονιμοποιημένου με τεχνικές διάχυσης ή με ταχεία εμβάπτιση σε μονιμοποιητικό υγρό, οι νευρώνες φαίνονται στρογγυλοί με ηωσινόφιλο κυτταρόπλασμα και βασίφιλα κυτταροπλασματικά κοκκία ουσίας Nissl ( Εικόνα 2 ), ενώ τα νευρογλοιακά κύτταρα είναι δυσδιάκριτα και παρατηρούνται ελάχιστα κενοτόπια.

Αυτές οι «τέλειες» συνθήκες μονιμοποίησης είναι δύσκολο να επιτευχθούν σε ανθρώπινο υλικό και έτσι σε όλα σχεδόν τα νεκροτομικά και χειρουργικά παρασκευάσματα εγκεφάλου διακρίνονται αυτολυτικές αλλοιώσεις. Σε συνθήκες ρουτίνας, τα σώματα των νευρώνων φαίνονται τριγωνικά και βασίφιλα, ενώ οι πυρήνες πιο πυκνοχρωματικοί ( Εικόνα 26 ). Οι αποφυάδες των νευρογλοιακών κυττάρων απορροφούν νερό και έτσι σχηματίζονται άφθονα διαυγή κενοτόπια στο νευροπίλημα. Επίσης, διαυγείς χώροι φαίνονται να περιβάλλουν τα μικρά αιμοφόρα αγγεία και τα ολιγοδενδροκύτταρα. Σπανιώτερα, και οι νευρώνες του εγκεφαλικού φλοιού μπορεί να εμφανίσουν περικαρυακή άλω ( Εικόνα 26 ).