Sügav valge aine on nimetus, mis on antud aju osale, mis asub väikeaju ja ajutüve vahel. Varem peeti seda ekslikult passiivseks koeks, kuid selle ajupiirkonna uuringud on näidanud, et see vastutab mitmesuguste teadvuseta kehafunktsioonide, näiteks vererõhu, kehatemperatuuri ja südame löögisageduse reguleerimise eest. Arvatakse, et sügav valge aine mõjutab emotsioonide väljendamist, mängib see olulist rolli paljude mõistatuslike seisundite, nagu Alzheimeri tõbi, hulgiskleroos ja vaskulaarne dementsus, tekkes. Tuntud ka kui diencefalon, selle peamine ülesanne on edastada signaale närvisüsteemi ja seda ümbritseva halli aine vahel.
Sügav valge aine, mis koosneb peamiselt müleliinitud aksonite kimpudest, toimib aju ülekandeinfrastruktuurina. Teave saadetakse tavaliselt neuronilt neuronile aksonitena tuntud närvirakkude projektsioonide kaudu. Valge aine sisaldab müeliinitud aksonite kimpe või aksoneid, mis on ümbritsetud valge rasvkoega, mida nimetatakse müeliiniks. Need omakorda toimivad isoleeriva kestana, aidates närviimpulssidel kiiremini mööda aksoneid edasi liikuda. Aju hallaine seevastu sisaldab müleineerimata aksoneid ja kapillaare.
Sügava valge aine kaudu edastatakse teated aju hallaine erinevatesse osadesse. See ajupiirkond on väga vastupidav ja suudab kahjustustega kohaneda, leides erinevaid teid, mis mööduvad valgeaine kahjustatud piirkondadest. Haigestunud valgeaine takistab aju täielikku toimimist. Valge aine vastutab teabe õige jagamise ja erinevate ajupiirkondade toimimise koordineerimise eest, aju hallollus aga täidab selliseid funktsioone nagu arvutamine ja mõtlemine. Selliste haiguste puhul nagu Alzheimeri tõbi muutub sügav valge aine haiguse progresseerumisel aja jooksul oluliselt.
Valgeaine, mis moodustab ligikaudu 50% kogu ajukoest, on valget värvi müeliini olemasolu tõttu, mis koosneb peamiselt kapillaaridega lipiidkoest. Hallollus on suure hulga verekapillaaride olemasolu tõttu roosaka värvusega. Sünnihetkel ainult osaliselt olemasolev müeliini hulk ajus suureneb läbi noorukiea ja inimese 20. eluaastate. Arvatakse, et müeliini kasvu hulk, ajastus ja valmimise ulatus mõjutavad selliseid funktsioone nagu enesekontroll ja õppimine ning võivad isegi osaliselt põhjustada vaimseid häireid nagu skisofreenia.