DRPLA は，著しい全身性の脳萎縮と，グルタミン伸長を伴うアトロフィン-1の蓄積を特徴とする． 変異型アトロフィン-1タンパク質は、神経細胞核内封入体（NII）で発見され、神経細胞核にびまん性に蓄積していることが分かっている。
脳の萎縮編集
脳や脊髄の中枢神経組織が著しく減少し、DRPLA患者の脳重量は1000g以下になることが多い。 明らかな神経細胞減少を伴わない領域では、神経膜の萎縮が認められる。 淡蒼球（内側より外側）と視床下核は一貫して神経細胞の減少とアストロサイトグリオーシスを示す。 歯状核は神経細胞の消失を示し、残りの萎縮した神経細胞はgrumose変性を示す。
トランスジェニックDRPLAマウスは、樹状突起スパインの数とサイズ、樹状突起の周囲面積と直径の減少を含むいくつかの神経細胞異常を示した。 樹状突起の形態や密度は、学習・記憶機能やてんかんと関連があるとされている。 DRPLAマウスに見られるスタビータイプのスパインは、ハンチントン型マウスに見られる細いスパインやキノコ型スパインとは形態的に異なる。
DRPLAマウス脳の形態分析では、神経細胞の軸索において正常な微小管間間隔が失われていることが確認された。 微小管は比較的コンパクトになっており、タンパク質輸送の異常が神経細胞の変性に関与している可能性が示唆された。 ヒトでは，アトロフィン-1はIRSp53と相互作用し，Rho GTPasesと相互作用してアクチン細胞骨格の組織化やラメラポディアとフィロポディアを制御する経路を制御している。
Neuronal intranuclear inclusionsEdit
NIIs are not exclusive to DRPLA; they have found in a variety of neurodegenerative disorders.神経変性疾患はDRPLAに限られた現象ではない。 DRPLAでは、線条体、橋状核、下オリーブ、小脳皮質、歯状核の神経細胞とグリア細胞の両方でNIIが証明されているが、NIIを持つ神経細胞の頻度は低く、およそ1～3％であった。 DRPLAでは、NIIは様々な大きさの球状の好酸性構造であり、膜に結合しておらず、顆粒状と糸状の両方の構造から構成されている。 NIIはTATA binding protein (TBP), TBP-associated factor (TAFII130), Sp1, camp-responsive element-binding protein (CREB), CREB-binding protein (CBP) などの転写因子に対して免疫陽性であった。 NIIへの転写因子の動員は、進行性の神経細胞変性に寄与する転写異常を誘発することが提唱されている。 ハンチントン病や脊髄小脳失調症（3型、7型）など他のポリQ障害でも、同じ転写因子が封鎖されていることが証明されています。
NIIはまた、前骨髄球性白血病タンパク質（PML）核小体のような核内構造の分布を変化させることが証明されている。 PML小体の役割は不明であるが、アポトーシスに関与していると考えられている。 NIIを持つ神経細胞では、DRPLA患者のPML体はユビキチン化したコアの周りにシェルまたはリングを形成しています。 同様のpolyQ疾患では、このPML殻の結合はサイズ依存的で、より大きなNIIはPML陰性であることが示されている。 このことから、PMLボディがNII形成の場を担っているというモデルと、PMLボディがNIIの分解やタンパク質分解に関与しているというモデルの2つが導き出された。
また、歯状核の細胞質のみにアトロフィン-1陽性の微細な封入体が観察されるが、これは筋萎縮性側索硬化症の運動ニューロンで観察される封入体と極めて類似している。
核へのびまん性集積編集
DRPLAでは変異ATN1 の拡散性集積がNII形成よりもはるかに広範囲に起こっている。 CAGの繰り返し長によって、核のびまん性集積を示す神経細胞の範囲と頻度が変化する。 ATN1には核内局在配列と核外輸送配列が存在する。 ATN1がN末端まで切断されると、ATN1の核輸出シグナルが解除され、核内に濃縮される。 核内濃度の上昇は、トランスフェクションアッセイにより、細胞毒性を高めることが証明されている。
幼若型と成熟型の両方で、40%以上のニューロンが1C2（拡張ポリグルタミン伸長に対するモノクローナル抗体）に対して免疫反応を示した領域は以下の通りであった。 Meynert基底核、大線条体ニューロン、淡蒼球、視床下核、視床内核、外側被蓋体、眼球運動核、赤核、黒質、三叉神経運動核、橋脚核、前庭核、下オリーブ、小脳歯状核などです。 また、若年型では大脳皮質、海馬CA1領域、脳幹の網様体にも反応性が見られる。 変異型アトロフィン-1を集積した核は核膜のへこみを伴って変形する
。