Syvä valkoinen aine on nimi, joka annetaan aivojen osalle, joka löytyy pikkuaivoista ja aivorungosta. Sitä pidettiin virheellisesti aiemmin passiivisena kudoksena, mutta tätä aivojen aluetta koskeva tutkimus on paljastanut, että se on vastuussa erilaisten tajuttomien kehon toimintojen, kuten verenpaineen, kehon lämpötilan ja sykkeen, säätelystä. Syvävalkoisen aineen uskotaan vaikuttavan tunteiden ilmaisuun ja sillä on tärkeä rooli monien hämmentävien tilojen, kuten Alzheimerin taudin, multippeliskleroosin ja verisuonten dementian, puhkeamisessa. Tunnetaan myös nimellä diencephalon, sen tärkein tehtävä on välittää signaaleja hermoston ja sitä ympäröivän harmaan aineen välillä.
Pääosin mylelinoitujen aksonien nippuista koostuva syvä valkoinen aine toimii aivojen siirtoinfrastruktuurina. Tiedot lähetetään tyypillisesti neuronista neuroniin aksoneina tunnettujen hermosolujen projektioiden kautta. Valkoinen aine sisältää nippuja myelinoituja aksoneja tai aksoneja, joita ympäröi valkoinen rasvakudos, jota kutsutaan myeliiniksi. Ne puolestaan toimivat eristävän vaipan tavoin ja auttavat hermoimpulsseja kulkemaan nopeammin aksoneja pitkin. Aivojen harmaa aine sitä vastoin sisältää myleinoimattomia aksoneja ja kapillaareja.
Viestit välitetään aivojen harmaan aineen eri osiin syvän valkoisen aineen kautta. Tämä aivojen alue on erittäin joustava ja voi sopeutua vaurioihin etsimällä erilaisia reittejä, jotka ohittavat vaurioituneet valkoisen aineen alueet. Sairastunut valkoinen aine haittaa aivojen kykyä toimia täysin. Valkoinen aine on vastuussa tietojen oikeasta jakamisesta ja aivojen eri alueiden toiminnan koordinoinnista, kun taas aivojen harmaa aine suorittaa toimintoja, kuten laskeminen ja ajattelu. Alzheimerin taudin kaltaisissa sairauksissa syvä valkoinen aine muuttuu merkittävästi ajan myötä taudin etenemisen myötä.
Valkoisen aineen osuus aivokudoksesta noin 50% on valkoista, koska siinä on myeliiniä, joka koostuu pääasiassa lipidikudoksesta ja kapillaareista. Harmaa aine on väriltään vaaleanpunaisempi suuren veren kapillaarien vuoksi. Vain osittain läsnä syntymähetkellä, aivoissa löydetyn myeliinin määrä kasvaa murrosiässä ja henkilön 20 -vuotiaana. Myeliinin kasvun määrän, ajoituksen ja sen valmistumisasteen uskotaan vaikuttavan toimintoihin, kuten itsekontrolliin ja oppimiseen, ja voi jopa olla osittain vastuussa psyykkisistä häiriöistä, kuten skitsofreniasta.