De ziekte van Alexander wordt veroorzaakt doordat het GFAP eiwit stapelt in de cellen, die een ondersteunende functie hebben in de hersenen en het ruggenmerg (stervormig vertakte cellen: astrocyten). Het gestapelde GFAP vormt de Rosenthal vezels.

De ophoping van Rosenthal vezels leidt er toe dat astrocyten er abnormaal uitzien en ook niet meer goed kunnen functioneren. Goedwerkende astrocyten zijn nodig voor de aanmaak en het onderhoud van myeline. De verstoorde functie van de astrocyten door de stapeling van Rosenthal vezels leidt tot de leukodystrofie.

Algemene symptomen zijn: psychomotorische achteruitgang, spasticiteit, epileptische aanvallen, problemen met slikken, spreken en hoesten en vaak een groot hoofd.

Er zijn vier vormen, die dezelfde genetische basis hebben, maar waarbij de symptomen van elkaar verschillen en de ziekte op verschillende leeftijden begint. De juveniele en adulte vorm zijn minder progressief dan de infantiele vorm. De neonatale vorm komt weinig voor en is erg snel progressief.

Neonatale vorm:
De ziekte krijgt uiting in de eerste levensmaand en heeft een snel progressief verloop. De kinderen raken ernstig gehandicapt en overlijden meestal voor het 2e levensjaar. Symptomen zijn epileptische aanvallen, groot hoofd, ernstige motorische en mentale achteruitgang.

Infantiele vorm:
De klachten ontstaan voor de leeftijd van 2 jaar (meestal tussen 2 en 18 maanden). De ziekte is progressief en leidt tot een abnormaal groot hoofd, epileptische aanvallen, toenemende ontwikkelingsachterstand (mentaal en motorisch) en spasticiteit van zowel armen als benen. Vaak groeien patiënten niet goed, zowel in lengte als gewicht. Eten wordt moeilijker door problemen met slikken en sondevoeding is vaak nodig. Over het algemeen geldt dat hoe eerder de ziekte ontstaat, des te ernstiger en sneller de ziekte verloopt. Maar de ernst en de symptomen wisselen per kind en niet alle kinderen krijgen alle symptomen. Hoewel er kinderen zijn die overlijden in hun eerste levensjaar, werden de meesten 5-10 jaar.

Juveniele vorm:
De klachten ontstaan in de kinderleeftijd (meestal tussen 4 en 10 jaar). De symptomen ontwikkelen zich langzamer. Kenmerkend zijn moeite met praten, slikken en soms het niet goed kunnen hoesten. In de loop van de tijd kunnen de volgende symptomen optreden: groeiachterstand, overgeven, ademhalingsproblemen en achteruitgang van het lopen veroorzaakt door problemen met de coördinatie en spasticiteit. Sommige hersenfuncties kunnen achteruit gaan, maar de intelligentie kan relatief normaal blijven. De hoofdomvang is vaak normaal. Na aanvang van de symptomen, kunnen de kinderen nog jaren leven, soms wel tot middelbare leeftijd.

Adulte vorm:
Deze vorm is heel zeldzaam. De klachten beginnen op volwassen leeftijd (20-40 jaar). De verschijnselen zijn variabel. De klachten zijn voornamelijk neurologisch en beginnen op volwassen leeftijd. Kenmerken zijn problemen met de spraak en het slikken, epileptische aanvallen, stoornissen in de functie van armen en benen, veroorzaakt door spasticiteit en coördinatieproblemen. Ook hebben patiënten last van een scoliose (verkromming van de wervelkolom). Soms zijn de symptomen zo mild dat pas na overlijden (tijdens autopsie) ontdekt wordt dat er Rosenthal vezels aanwezig zijn.