核黄疸是本病的主要并发症，早在1904年，Schmorl对1例因重症黄疸而死亡的新生儿进行尸解就发现其脑基底核被黄染，并首次命名为核黄疸(kernicterus)。此种黄染物质经分析确定为未结合胆红素。它能导致神经细胞的中毒性病变，故又称胆红素脑病(bilirubin encephalopathy)。

　　胆红素脑病最明显处是脑基底核，呈鲜亮黄色或深黄色;其他部位如海马沟、视丘、视丘下核、苍白球、壳核、顶核、尾状核、脑室核、小脑小叶和脊髓前角等均呈淡黄色;小脑、延脑、大脑半球的白质和灰质也可受影响，但更轻淡些。

　　基底核神经细胞在新生儿期在生理及生化代谢方面最活跃。耗氧量及能量均需要最大。故基底核最易受损。胆红素进入脑细胞后可能使脑细胞的线粒体氧化的偶联作用脱节，因此脑细胞的能量产生受到抑制，使脑细胞损害。

　　1.新生儿胆红素脑病与血-脑屏障的成熟度 完整的血-脑屏障具有栅栏作用，可限制某些物质(如胆红素等)进入中枢神经系统，所以对脑组织有保护作用。但当缺氧、感染、低血糖及酸中毒等的影响，其通透性有所改变，屏障作用就受到破坏，即所谓血-脑屏障开放。此时不仅游离胆红素可进入脑组织，而且与白蛋白联结的未结合胆红素也可进入。某些药物可影响血-脑屏障，尤当新生儿期血-脑屏障不够成熟，胎龄不足的早产儿更是如此。生后头几天新生儿血-脑屏障的通透性较大，胆红素易于透过，因此可认为新生儿血-脑屏障未成熟而易于发生核黄疸。

　　2.游离胆红素梯度 未结合胆红素(UCB)系脂溶性，它与富有脑磷脂的神经细胞有亲和力。当UCB与白蛋白联结成为复合物后，因分子量大，一般情况下不能通过血-脑屏障。但不与白蛋白联结的UCB可通过，进入中枢神经细胞引起胆红素脑病。凡能使血清游离胆红素浓度增高的因素，如：①UCB浓度过高;②白蛋白含量过低;③存在竞争夺取白蛋白上联结点的物质均可导致胆红素脑病。血与脑游离胆红素梯度愈高，则其进入脑的量愈多，胆红素脑病的发生率也愈高。

　　3.胆红素浓度 足月新生儿当无其他并发症时，其总胆红素浓度在307.8～342.0μmol/L(18～20mg/dl)以下时很少会发生胆红素脑病。当总胆红素>342.0μmol/L(20mg/dl)时就有可能导致部分新生儿发生胆红素脑病。未成熟儿的总胆红素浓度为256.5μmol/L(15mg/dl)或更低时就可能发生胆红素脑病。

　　4.胆红素脑病与其他因素 某些高危因素可能直接或间接地促成胆红素脑病。如早产儿脑底神经核需氧多，代谢率高，当胆红素通过血-脑屏障后就易受影响。早产儿血清白蛋白含量偏低，致使胆红素与白蛋白的联结点减少;又如窒息缺氧、感染性脑膜炎、酸中毒及低蛋白血症等可减少胆红素与白蛋白的联结量;药物、饥饿及低血糖等可夺取联结点而降低血-脑屏障的保护作用。在处理新生儿高胆红素血症时，应及时考虑这些因素对血-脑屏障功能的影响。

　　5.临床分期 有人将进行性出现的神经症状分为4期，第1～3期出现在新生儿期，第4期在新生儿期以后出现。

　　第1期——警告期：足月儿常在出生后2～5天出现，早产儿7天出现骨骼肌张力减退，嗜睡及吸吮反射减弱、呼吸暂停、精神萎靡、呕吐、四肢舞动、低热、拥抱反射消失等非特异性症状。北京儿童医院报道病例中大都有黄疸突然明显加深，但肌张力减退不易发现。

　　第2期——痉挛期：主要特点为痉挛、角弓反张和发热，尖叫，呼吸困难，心动过缓。北京儿童医院以痉挛的出现作为进入第2期的特征。轻者仅有眼直、凝视、为时很短;较重者两手握拳，双臂伸直，外展强直;重者头向后仰、角弓反张，抽搐后肢体出现弛缓。痉挛程度轻或重，时限长或短，对诊断同样有意义。发热常出现于第2期初，与痉挛并存者占80%。

　　第3期——恢复期：大都始于出生后第1周末，首先是吸吮力和对外界反应渐恢复，继而呼吸好转，痉挛渐减或消失。

　　以上各期持续的时限，第1期12～24h，第2期12～24h，最长48h，若病情好转，则进入第3期，约需2周之久。各期时限可随病情轻重而变，轻者可停止于第1期，数天后渐好转，重者在第1期内就可死亡。

　　第4期——后遗症期：凡未予治疗或病情发展及症状出现缓慢的患儿，日后仍可出现后遗症，但某些后遗症状经2～3个月以后似可逐渐恢复，其预后尚难肯定。经长期观察发现在第1年中可有角弓反张、肌张力增加及不规则抽搐或惊厥等渐趋向恢复;第2年间发现角弓反张可继续减轻，部分患儿仍有不规则、不自主的抽搐，肌张力增加或减低(软瘫);第3年可能上述所有神经症状虽仍存在，包括肢体不自主舞蹈样手足徐动、语言发音困难、高频率失听性听觉障碍，眼球上转困难或斜视，锥体束症状有肌张力减低和共济失调等均可逐渐好转，部分患儿仅有轻度或中度的神经肌肉功能不协调、耳聋或轻微脑功能障碍，可单独或同时存在，直到患儿上学时才消失，智能发育和运动障碍可能平行出现。