Neophodna za komunikaciju između određenih područja mozga, živčana vlakna su zapravo produžeci živčanih stanica koje se nazivaju aksoni. Također se nazivaju i u-vlakna, međusobno povezana živčana vlakna podijeljena su u dvije vrste: asocijacijska vlakna i komisurna živčana vlakna. Dok su povezujuća živčana vlakna neophodna za komunikaciju između dijelova iste hemisfere mozga, komisurna su vlakna odgovorna za veze između dvije hemisfere velikog mozga.
Neuron je vrsta stanice koja prenosi senzorne i motoričke informacije do, od i između moždanih struktura, uključujući operacije koje uključuju donošenje odluka, percepciju i emocije. Svaka živčana stanica sastoji se od tijela, ili some, i paukovih nastavaka koji izlaze iz nje, koji se nazivaju dendriti. Aksoni su duga, tanka vlakna pričvršćena za somu svake stanice, s nekoliko sićušnih grana s lukovicama na svakom kraju zvanih terminali, koji sadrže neurotransmitere, kemikalije odgovorne za komunikaciju između živčanih stanica. Dendriti primaju informacije dok ih aksoni prenose dalje od tijela stanice u obliku električnih impulsa. Od svih neurona u mozgu, oni asocijacijskih vlakana su najzastupljenija vrsta.
U ljudskom tijelu postoje mnoge vrste živčanih vlakana; međutim, međusobno su povezana vlakna odgovorna za prijenos informacija samo unutar područja mozga. Asocijacijska vlakna su mijelinizirani aksoni smješteni neposredno ispod cerebralnog korteksa koji su prekriveni glijalnim stanicama koje izoliraju i vrlo brzo provode impulse. Kako su asocijacijska vlakna neophodna za veze na istoj strani mozga, kratka asocijacijska vlakna specifično povezuju dijelove unutar određenog režnja, kao što je Wernickeovo područje koje se nalazi unutar temporalnog režnja potrebno za razumijevanje jezika. Uglavnom odgovorna za povezivanje jednog režnja s drugim, duga asocijacijska vlakna poput inferiornog longitudinalnog fascikulusa omogućuju međusobnu komunikaciju temporalnih i okcipitalnih režnja.
Određene bolesti uništavaju asocijacijska vlakna, uključujući mijelinske ovojnice koje ih okružuju. Od 2011. godine, multipla skleroza (MS) je bolest broj jedan koja uzrokuje demijelinizaciju, razgradnju bijele tvari koja rezultira usporenim ili potpunim prestankom živčanih impulsa, proizvodeći simptome koji ukazuju na oštećenje središnjeg živčanog sustava (CNS). Rani početak karakteriziraju razdoblja senzornog gubitka osjeta ili parestezije, stanje u kojem se ud osjeća kao da ga pecka, svrbi i trne. Manifestacije na početku općenito dolaze i prolaze, javljaju se mjesecima, čak i godinama između njih. Smatra se da su uzrokovani kombinacijom genetike i okolišnih čimbenika, MS napadi na CNS su posljedica autoimunog odgovora gdje tijelo reagira na vlastita tkiva, što rezultira upalom i dovodi do oštećenja živčanih stanica. Iako ne postoji lijek za MS, simptomi se mogu kontrolirati i njegovo napredovanje usporiti.