Il quadro di diplegia spastica, forma di PCI caratteristica dei neonati prematuri, è di solito legata a un'encefalopatia ipossi-ischemica che colpisce la sostanza bianca periventricolare ("leucomalacia periventricolare"), dove decorrono i fasci piramidali destinati agli arti inferiori. Questo tipo di ischemia è determinata dall'immaturità del sistema vascolare dei prematuri. La maturazione dei vasi che ossigenano le zone più profonde dell'encefalo avviene nell'ultimo trimestre di gravidanza, pertanto è frequente che il neonato prematuro vada incontro a ischemie periventricolari. È sufficiente una lieve difficoltà respiratoria affinché l'apporto sanguigno nelle zone periventricolari risulti insufficiente, determinando un quadro di spasticità nettamente prevalente agli arti inferiori. Questo accade perché le fibre motorie destinate agli arti inferiori decorrono più medialmente, ovvero più in profondità, rispetto a quelle destinate agli arti superiori, quindi saranno le più compromesse.