Theo Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), ADEM thường xảy ra do hậu quả của một căn bệnh nhiễm trùng nào đó, gây sưng dữ dội trong não và tủy sống, làm thiệt hại myelin, các lớp phủ bảo vệ màu trắng xung quanh sợi thần kinh. Kết quả khiến cơ thể mệt mỏi, tê, mất thăng bằng, tầm nhìn và một số triệu chứng tương tự như bệnh đa xơ cứng. Bên cạnh đó, nhiều nghiên cứu trước đây đã chứng minh virus Zika có mối liên quan với hội chứng Guillain-Barre, tấn công các dây thần kinh ngoại vi bên ngoài não bộ và tủy sống, gây tê liệt tạm thời. Trong một số trường hợp, bệnh nhân phải sử dụng bình dưỡng khí để thở. Ít nhất 13 quốc gia đã báo cáo trường hợp mắc hội chứng Guillain-Barre liên quan đến Zika. Tổ chức Y tế Thế giới tin rằng virus Zika chính là nguyên nhân.

Nghiên cứu của tiến sĩ Maria Lucia Brito theo dõi 151 bệnh nhân đã tới khám tại Bệnh viện của ông từ tháng 12/2014 đến 6/2015 thì tất cả đều bị nhiễm một trong số bệnh do nhóm virus Arbo gây ra, bao gồm: virus Zika, sốt xuất huyết và virus Chikungunya. Trong số đó, 6 người có biểu hiện các triệu chứng của hội chứng rối loạn tự miễn dịch và dương tính với virut Zika, 4 người bị hội chứng Guillain-Barre và 2 người bị nhiễm ADEM.  Khi được xuất viện, 5 bệnh nhân đã bị rối loạn chức năng vận động, một người trong gặp vấn đề tầm nhìn và suy giảm nhận thức. Tổ chức Y tế Thế giới khẳng định, ngoài hội chứng Guillain-Barre, virus Zika có thể gây ra các khuyết tật đầu nhỏ ở trẻ sơ sinh, mặc dù bằng chứng kết luận có thể mất vài tháng hoặc vài năm.

Trước đó, virus Zika gây ra hội chứng đầu nhỏ ở trẻ sơ sinh, dẫn đến khó khăn về các vấn đề phát triển. Thông báo từ Brazil cho thấy, họ đã xác nhận hơn 940 trường hợp có liên quan đến nhiễm trùng Zika ở các bà mẹ đang mang thai và xét nghiệm gần 4.300 trường hợp nghi ngờ thai nhi mắc bệnh đầu nhỏ. Không hẳn là trường hợp nào cũng tự miễn dịch, một số nhà nghiên cứu cũng báo cáo các bệnh nhân bị nhiễm Zika có thể bị viêm não và viêm tủy. Đây là những biểu hiện rối loạn thần kinh thường thấy được gây ra khi các tế bào thần kinh bị nhiễm trùng trực tiếp.