Patolojik anatomik olarak MSS de beyaz materyelde ağır bozukluk vardır. Histolojik olarak ağır gliosisle birlikte demiyelinizasyon görülür. Beyaz materyelde yaygın globoid hücreler bulunur ve bunlar hastalığa “globoid hücre lökodistrofisi” adını verdirir. Bu hücreler tek veya mültinükleuslu, sitöplazmaları periodik asit-Schiff pozitif materyellerle dolu hücrelerdir. Bu durumun galaktoserebrosid birikimine bağlı olduğu düşünülür. Birçok depo hastalığının aksine, total lipidler azalmıştır.
Hastalık bir mutant genin homozigot varlığı sonucu tüm dokularda galaktoserebrosid beta-galaktosidaz aktivitesinde azalma ile ortaya çıkar. Bu enzim lizosomlarda bulunur ve serbest galaktoz ve seramid sağlamak için galaktoserebrosidden galaktozu serbest kılar.