Sistem saraf pusat dapat dibagi menjadi materi putih dan materi abu-abu. Kedua divisi ini mendapatkan nama mereka karena perbedaan penampilan mereka dalam anatomi kasar manusia. Materi putih tampak putih karena adanya sejumlah besar mielin, protein lemak yang berfungsi sebagai isolasi untuk transmisi sinyal. Materi abu-abu tampak abu-abu-coklat karena adanya badan sel saraf dan kapiler, serta kurangnya mielin. Materi putih dan materi abu-abu berbeda berdasarkan komponen, fungsi, dan lokasinya di materi otak dan sumsum tulang belakang.
Materi putih kadang-kadang disebut substansia alba. Ini berisi saluran akson mielin yang menghubungkan berbagai area materi abu-abu di otak dan sumsum tulang belakang. Akson bermielin ini membawa impuls saraf dari satu neuron ke neuron lainnya. Kehadiran mielin memungkinkan transmisi sinyal saraf lebih cepat.
Selain itu, materi putih dapat dibagi lagi menjadi saluran proyeksi, saluran komisura, dan saluran asosiasi. Saluran proyeksi membawa sinyal saraf dari korteks ke daerah lain di otak, atau dari otak ke jaringan tubuh lainnya. Traktus komisura memungkinkan belahan otak kiri dan kanan untuk berkomunikasi. Traktus asosiasi membawa sinyal saraf dari satu lobus kortikal ke lobus kortikal lainnya.
Materi abu-abu kadang-kadang disebut substansia grisea. Ini terutama berisi badan sel, dendrit, dan sinapsis. Komponen lain dari materi abu-abu termasuk neuropil, sel glial, dan kapiler. Neuropil adalah istilah kolektif untuk dendrit dan akson dan dapat bermielin atau tidak bermielin, sedangkan sel glial mengacu pada astrosit dan oligodendrosit. Berbeda dengan materi putih, yang terutama berfungsi untuk mengirimkan sinyal saraf, materi abu-abu adalah tempat sinyal tersebut dihasilkan dan diproses.
Materi putih dan materi abu-abu juga berbeda dalam hal distribusi. Di otak, materi abu-abu ditemukan di permukaan korteks serebral dan serebelum. Hal ini juga ditemukan di bagian yang lebih dalam dari otak besar, terutama ganglia basal, talamus, hipotalamus, dan inti subtalamus yang berbeda. Di bagian yang lebih dalam dari otak kecil, materi abu-abu hadir sebagai dentate, globose, emboliform, dan inti fastigial, sedangkan di bagian yang lebih dalam dari batang otak itu hadir sebagai substantia nigra serta merah, olivary, dan kranial. inti saraf. Materi abu-abu juga ditemukan di tanduk anterior, lateral, dan posterior sumsum tulang belakang.
Sebaliknya, materi putih membentuk sebagian besar materi otak yang lebih dalam dan lapisan superfisial sumsum tulang belakang. Ini menghubungkan korteks dengan bagian otak yang lebih dalam, dan menghubungkan dua belahan otak melalui struktur yang disebut corpus callosum. Materi putih yang terletak di bagian yang lebih dalam dari otak kecil kadang-kadang disebut arbor vitae. Di sumsum tulang belakang, materi putih lebih dangkal daripada materi abu-abu, dan mengelilingi tanduk yang berbeda.
Materi putih dan materi abu-abu juga berbeda dalam hal kontribusinya terhadap volume otak dan konsumsi energinya. Sementara materi putih merupakan sekitar 60% dari volume otak, materi abu-abu membuat 40% lainnya. Materi abu-abu, bagaimanapun, lebih memakan energi dan menggunakan sekitar 94% dari total oksigen yang masuk ke otak.