في المادة البيضاء للدماغ، تنتقل الإشارة عبر المحاور — الامتدادات الطويلة للخلايا العصبية المغلفة بغمد الميالين العازل. يملأ الماء الفراغ داخل المحاور وخارجها، في الفجوات الضيقة بين الألياف. طريقتا التصوير بالرنين المغناطيسي — الانتشار (تتبع حركة الجزيئات) والاسترخاء (قياس سرعة اضمحلال الإشارة) — تشبهان مترجمين يستمعان إلى محادثة واحدة لكن يسمعان شيئًا مختلفًا. كلاهما يلتقط اصطدامات جزيئات الماء بالجدران، لكنهما يفسرانها بطريقته الخاصة.
استنتج المؤلفون معادلات مغلقة لهذه التأثيرات السطحية داخل وخارج الأسطوانات الميالينية. المعامل الأساسي هو الكسر الحجمي للألياف (VF). عندما يكون VF أعلى من العتبة الحرجة (VF* = 1/(1+g)، حيث g هي نسبة قدرات الاسترخاء السطحية الداخلية والخارجية)، يهيمن الماء الداخلي على الإشارة. بالنسبة للمادة البيضاء السليمة، يكون VF أعلى من هذه الحدود، لذا فإن طريقة الانتشار عند زمن الصدى السريري 80 مللي ثانية تبالغ في تقدير الكسر المحوري الداخلي بحوالي 12%. تضيف المحاور الدقيقة ارتباكًا: ماؤها يسترخي بسرعة كبيرة لدرجة أنه يقع في النافذة الزمنية للميالين، وينسبه قياس الاسترخاء إلى جزء الميالين، مما يبالغ في التقدير بمقدار 0.33 نقطة مئوية. هذا الخطأ صغير لكنه منهجي ويعتمد على كثافة تراص الألياف.
وهكذا، فإن نفس فيزياء الاصطدامات بالجدران تشوه خريطتي البنية الدقيقة بشكل مختلف. بالنسبة للانتشار، هذا خطأ من الدرجة الأولى، حساس للتراص؛ وبالنسبة لقياس الاسترخاء، فهو تصحيح بنيوي صغير لا يتغير تقريبًا في إزالة الميالين الأولية، وبالتالي يتقلص في الدراسات الطولية. من الآن فصاعدًا، يمكن ليس فقط ملاحظة هذه التشوهات، بل أيضًا التنبؤ بها وفقًا لقانون بسيط.
في المادة البيضاء لشخص بالغ نموذجي، يوجد حوالي 150 000 كيلومتر من المحاور — وهذا يكفي للالتفاف حول الأرض عند خط الاستواء أربع مرات تقريبًا.