Sono stati riscontrati numerosi tipi di anticorpi in grado di colpire le cellule nervose. Nel sottotipo assonale, è stato dimostrato che questi anticorpi si legano ai gangliosidi, un gruppo di sostanze che si possono trovare nei nervi periferici. Un ganglioside è una molecola costituita da ceramide legata a un piccolo gruppo di zuccheri di tipo esoso e contenente diversi gruppi di acido N-acetilneuraminico. I principali quattro gangliosidi che vengono attaccati dagli anticorpi anti-gangliosidi sono GM1, GD1a, GT1a e GQ1b, con diversi anticorpi associati a particolari caratteristiche; ad esempio, gli anticorpi GQ1b sono stati correlati con la variante di Miller Fisher e le alcune forme simili come l'encefalite da Bickerstaff. Si ritiene che la produzione di questi anticorpi dopo un'infezione possa essere il risultato di un mimetismo molecolare in cui il sistema immunitario reagisce alle sostanze infettive microbiche ma gli anticorpi risultanti reagiscono anche con gli elementi presenti naturalmente nel corpo.