（1）神经细胞：脊髓前角运动神经细胞病变最严重，与此同时，后角及侧角神经细胞亦可受累，但甚轻微。此时，神经细胞显示不同程度的退行性变。从病变早期的神经细胞肿胀、尼氏小体减少到以后尼氏小体溶解消失及胞核浓缩等，呈现为延续性进程。此时，如病变停止发展，上述病理改变可逐渐恢复。反之，如病变继续发展，神经细胞结构则变得模糊，胞核消失，此时中性多形核粒细胞及大单核细胞侵入，神经细胞被逐渐吞噬。病变发展到此时，已呈不可逆转性状态。由于病毒的直接作用，可致使神经细胞较快死亡。

（2）血管：脊髓处的血管多呈扩张充血状，并可发生出血，尤其是软脊膜上的血管网。血管周围有细胞浸润，其中以淋巴细胞为主。血管内皮细胞有显著肿胀。血管变化与神经细胞病变的严重程度并非一定平行发展，有时血管病变显著，而神经细胞变化却较轻微。

（3）间质细胞：在脊髓神经间质中可见灶性细胞浸润，以中性多形核粒细胞及小胶质细胞为主。此种变化多见于急性期；病灶最后则形成瘢痕，这显然是胶质细胞增生的结果。