首先头发髓质和皮质里黑色素颗粒减少，接着不能运送到毛发中去，从而使毛发髓质、皮质部分的黑色素颗粒减少、消失时，就会出现白发。

正常情况下，毛乳头内有丰富的血管，为毛乳头、毛球部提供充足的营养，黑色素颗粒便顺利合成。当黑色素颗粒在毛乳头、毛球部的形成发生障碍，或虽然形成但因某种因素，不能运送到毛发中去，从而使毛发髓质、皮质部分的黑色素颗粒减少、消失时，就会出现白发。

导致黑发变白的一个重要原因是色素干细胞耗尽，其生成的黑素细胞又不能正常工作。

科学家以前发现，色素干细胞能够生成黑素细胞，黑素细胞移动到发根，释放色素为毛发着色。如果停止这种色素供应，毛发就会变白。然而科学家们一直不知道色素停止供应的机理。

对此，西村荣美及其同事对转基因鼠进行了研究。他们发现体内Mitf基因发生突变的老鼠会在6到12个月大时毛发变白，而BcI2基因发生突变的老鼠在出生后几周内就会长出白毛。

分析显示，这些老鼠长白毛的直接原因是它们的色素干细胞逐渐消失，而其生成的黑素细胞又不能移动到发挥作用的正常位置——发根，无法释放色素。

西村荣美在调查日本人发根周围的色素干细胞数量时发现，与20岁至40岁的人相比，50岁至70岁的人的色素干细胞减少了约一半，70岁至100岁老人的色素干细胞数量只有年轻人的十分之一。随着年龄的增加，色素干细胞呈逐渐减少的趋势。

西村荣美认为，这一研究成果说明，如果能通过医疗手段使色素干细胞再生，那么就有望防止很多人的黑发变白，或使他们的白发变黑。

参考资料来源：百度百科--白头发

参考资料来源：人民网--日本专家发现头发变白机理