W chorobie tej dochodzi do uszkodzenia mieliny (otaczającej włókna nerwowe), na skutek toczącego się stanu zapalnego. U chorych dochodzi do zaburzeń czuciowych, ruchowych oraz autonomicznych. Jedną z przyczyn rozwoju ATM jest infekcja (górne drogi oddechowe), zespół paranowotworowy, proces alergiczny czy demielinizacja.

Wśród innych przyczyn prowadzących do ATM zaliczamy toczeń rumieniowaty, zespół Sjögrena, choroba Behçeta, zawał rdzenia kręgowego, stwardnienie rozsiane czy sarkoidoza.