マチャド・ジョセフ病
病理学的には小脳歯状核、大脳基底核、脳幹、脊髄特に胸髄の変性は認められるが、小脳皮質は比較的保たれる。歯状核神経細胞は萎縮し、プルキンエ細胞の神経終末の二次的変性であるグルモース変性が認められる。この変性は小脳皮質が比較的保たれ、かつ歯状核神経細胞の萎縮があるときに認められる所見である。抗ポリグルタミン抗体IC2陽性の核内封入体を認める。淡蒼球は内節優位に障害されるため、淡蒼球外節優位に障害されるDRPLAとは異なる。また、マチャド・ジョセフ病では視床下核に強い変性が認められるがDRPLAでは視床下核の変性は軽度である。
脊髄前角や脳幹の下位運動神経細胞にはTDP-43陽性神経細胞胞体内封入体が出現する。
MRIでは小脳皮質の萎縮はないかあっても軽度である。一方、歯状核・赤核系の変性を反映して第4脳室の拡大は高率に認められる。脳幹は被蓋部、底部いずれも萎縮する。