При макроскопическом исследовании мозга в острой стадии энцефалита обнаруживают отек мозга, полнокровие его сосудов, что особенно заметно на разрезах, проведенных через полушария головного мозга и мозговой ствол, а также отек паутинной оболочки мозга. При остром некротизирующем энцефалите, вызванном вирусом простого герпеса, выявляют единичные и множественные инфаркты мозга, нередко с геморрагическим компонентом, располагающиеся в коре головного мозга и подлежащем белом веществе. Некрозы, иногда с участием обызвествления и кровоизлияния, локализующиеся преимущественно вокруг боковых желудочков, реже – вблизи третьего и четвертого желудочков, встречаются при энцефалите, вызванном вирусом цитомегалии. Полнокровие сосудов и периваскулярные кровоизлияния характерны для острой стадии лейкоэнцефалитов и наблюдаются при первичном остром геморрагическом энцефалите Штрюпеля–Лейхштерна. При энцефалитах из группы медленных вирусных инфекций, таких, например, как Подострый склерозирующий панэнцефалит, головной мозг имеет плотную консистенцию и подчеркнутый рисунок борозд и извилин, что обусловлено значительно выраженным и распространенным глиозом. Для резидуальных стадий энцефалита характерно уплотнение всего мозга или отдельных его областей, например, уплотнение ткани вокруг желудочков мозга при энцефалите Экономо (Экономо–летаргический энцефалит), уплотнение ткани мозжечка при болезни куру, истончение коры полушарий головного мозга и мозжечка, депигментация черного вещества среднего мозга при энцефалите Экономо, подостром склерозирующем панэнцефалите, комариных вирусных энцефалитах (японском энцефалите и лошадином энцефаломиелите).
При гистологическом исследовании в головном мозге выявляют изменения, характер и локализация которых зависят от этиологии и стадии энцефалита. Для острой стадии энцефалита, вызванного вирусами, характерны нейронофагия и псевдонейронофагия, отечное и тяжелое изменения нейронов, кариоцитолиз их с образованием клеток–теней, очаги полного и неполного некроза серого и белого вещества, сопровождающиеся вторичной дегенерацией нервных волокон, диффузная и очаговая дезинтеграция миелина. Для энцефалита, вызванного вирусом простого герпеса, типично ишемическое изменение нейронов, обусловленное тромбозом сосудов головного мозга. Параллельно с изменениями нейронов и их отростков развиваются очаговая и диффузная пролиферация клеток нейроглии, прежде всего глиальных макрофагов (микроглиоцитов), которые принимают участие в нейронофагии, образуют наряду с астроцитами и лимфоцитами глиальные узелки и гранулемы. Для энцефалита, вызванного вирусом простого герпеса, характерны эозинофильные включения, локализующиеся в ядрах нейронов, астроцитов, олигодендроглиоцитов, эндотелии сосудов.
