視神經脊髓炎(NMO)的病因及發病機制還不清楚。中樞系統脫髓鞘病變中，西方人的多發性硬化以腦干病損為主，東方人則以視神經和脊髓損害最常見，可能與遺傳素質及種族差異有關。視神經脊髓炎與多發性硬化的關系有待闡明，但臨床差別，以及視神經脊髓炎才有的抗體NMO-IgG都表示視神經脊髓炎和多發性硬化極可能不一樣。

　　長期以來認為NMO是MS的一種臨床亞型，白種人具有MS的種族易感性，以腦干病損為主;非白種人則對NMO具有易感性，以視神經和脊髓損害最常見。NMO是一種嚴重的單相病程疾病，但許多病例呈復發病程。急性MS偶可表現視神經與脊髓共同受累，約25%的MS患者以突發球后視神經炎為初始癥狀，NMO與MS關系有待闡明。Wingerchuk等(1999)描述了71例NMO患者的疾病譜、臨床索引事件(即視神經炎和脊髓炎)特點、CSF和血清學、MRI特征和長期病程評估，發現NMO的臨床經過、腦脊液及神經影像學特點均與MS不同。

　　NOM的病理改變是脫髓鞘，硬化斑及壞死，伴血管周圍炎性細胞浸潤，與經典的MS不同，病變主要累及視神經，視交叉和脊髓(胸段與頸段)，破壞性病變明顯，脊髓壞死并最終形成空洞，膠質細胞增生不顯著，壞死可能反映炎癥過程嚴重性，并非疾病的本質。

　　相對于典型MS最容易侵犯腦室周圍白質、小腦和腦干，NMO常選擇性地累及視神經和脊髓。NMO脊髓病變具有不同于MS的特征，為多個脊髓節段的廣泛脫髓鞘，伴同時累及灰白質的空腔形成、壞死和急性軸突病變，病灶中有顯著嗜酸性粒細胞和中性粒細胞浸潤，圍繞透明樣變血管周圍，有免疫球蛋白(IgG和 IgM)和補體活化產物的沉積，呈特征性的框邊樣(Rim)和玫瑰花形(Rosette)，提示體液免疫機制參與了NMO發病過程。

　　經典NMO的概念是指雙側視神經炎和嚴重橫貫性脊髓炎同時或短期內相繼發生的一種單相病程疾病。20世紀末，Wingerchuk等回顧總結了71例NMO患者臨床資料，拓展了NMO定義范疇，主要觀點包括：視神經炎和脊髓炎兩者可同時出現、很短時間內相繼出現或相隔較長時間(數月或數年)出現;視神經炎可為雙眼受累，也可單眼受累;有些患者病情反復發作稱為復發型NMO。故NMO可為單相病程，亦可呈緩解復發的多相病程。80%～90%的NMO病例為反復視神經炎和脊髓炎發作的復發型NMO。部分患者脊髓炎出現前視神經炎可反復多次發作，反之亦然。反復發作的脊髓炎或視神經炎被稱為復發性脊髓炎或復發性視神經炎。