牛海綿狀腦病無肉眼可見的病理變化，也無生物學和血液學異常變化。典型的組織病理學和分子學變化都集中在中樞神經(jīng)系統(tǒng)。

　　牛海綿狀腦病有三個典型的非炎性病理變化：

　　1.出現(xiàn)雙邊對稱的神經(jīng)空泡是具有重要的診斷價值，這包括灰質神經(jīng)纖維網(wǎng)出現(xiàn)微泡即海綿狀變化，這是牛海綿狀腦病的主要空泡病變。牛海綿狀腦病很少見有其他類型的大空泡，而這類空泡是癢病的特征性病變。

　　2.星型細胞肥大常伴隨于空泡的形成。

　　3.大腦淀粉樣病變是癢病家族病的一個不常見的病理學特征，牛海綿狀腦病存在淀粉樣病變，但不多見。

　　分子病理學變化：除了癢病家族應有特征性組織病理變化外，牛腦組織提取液中還含有大量的異常纖維（SAF），可用電鏡負染技術觀察到，這對牛感染牛海綿狀腦病的確診非常重要。

　　SAF容易純化，可從正常的膜糖蛋白PrP中提取，PrP存在于許多組織中，尤其是腦組織。在癢病感染過程中，這種正常的蛋白經(jīng)不正常的轉錄后修飾，從而具有形成原纖維的能力，這種修飾過的蛋白對蛋白水解酶具有部分抵抗力，聚積在腦組織中，常比正常蛋白的濃度高約10倍。