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神经组织学根据脑与脊髓内的细胞聚集和纤维排列将其分为灰质、白质、神经核和纤维束。

灰质和神经核是由神经细胞体和神经细胞树突组成。

白质和纤维束是由神经细胞的轴突组成。在大脑中，灰质分布在表层，称为大脑皮层；白质在深部，称为髓质。在脊髓中正好相反，灰质在内，白质在外。根据大脑皮层细胞层次不同，可将皮层分为古皮层、旧皮层和新皮层。根据解剖部位从前向后，又可将大脑皮层分为额叶、顶叶、枕叶和颞叶。在大脑髓质白质深部有一些神经核团，称基底神经节，包括尾状核、豆状核、杏仁核和屏状核。尾状核与豆状核组成纹状体，对机体的运动功能具有调节作用。 脑白质内可发生许多疾病。而脑白质对各种有害刺激的典型反应是脱髓鞘变化，它可以是神经系统疾病如感染、中毒、退行性变、外伤后、梗塞缺乏等的继发表现。