Макроскопически в паренхиме головного и спинного мозга рассеяны разных размеров образования (бляшки) серого или розовато-серого цвета, отличающиеся по плотности от окружающих тканей, что позволяет осуществлять их прижизненную верификацию с помощью МРТ. Бляшка имеет концентрическое строение. В центре старый законченный процесс склероза, а на периферии свежая демиелинизация с распадом оболочки, но с сохранением осевых цилиндров нервных проводников (периаксиальные и периаксональные дегенеративно-воспалительные изменения). Вокруг свежих бляшек имеется инфильтрация и перифокальная зона отека, хорошо видная на МРТ. В тканях окружающих фокус демиелинизации и на отдалении также происходят изменения в виде разрежения белого вещества v лейкоспонгиоза и вакуолизации серого вещества v блебинг нейронов. Сильно страдает энергетический аппарат клеток (олигодендроцитов, астроцитов и нейронов) - митохондрии. При световой микроскопии определяется гиперплазия олигодендроглии, жировое перерождение миелина, вторичная сосудистая инфильтрация, лимфоидные и макрофагальные скопления, спазм капиляров и перивазальные муфты. Многими исследователями подчеркивается территориальное несовпадение очагов лимфоидной инфильтрации и демиелинизации, на основании которого делается вывод о первичности глиальных изменений и вторичности перивенозных инфильтративных реакций. Демиелинизация рассматривается как недифференцированная реакция ткани на воздействие различных инфекционных, токсических, аллергических, гипоксических и пр. факторов.