老年性癡呆患者大腦的重要改變表現為腦普遍萎縮，以與認識能力相關區域如海馬及相應皮質部位尤為明顯，腦室擴大，腦溝變寬。中樞神經區域神經元和神經突觸戲劇性地明顯減少或消失。神經節細胞廣泛變性，出現收縮、空泡形成與脂質沉著，并伴有典型特征性的，以額葉為主的彌散性老年斑和神經元纖維纏結。

　　老年性癡呆的神經組織學特點是復雜性的，除了兩個特征性的病變即老年斑和神經元纖維纏結外，還伴有顆粒空泡變性，平野小體，神經元減少，神經元軸突和突觸的異常，星形細胞和小膠質細胞的反應以及腦血管的病變。以下簡單介紹一下主要的神經病理學改變：

　　（１）老年斑老年性癡呆的重要病理所見是中樞神經系統出現老年斑。病變是由一類淀粉物質為軸心，圍繞以變性的軸索、樹突突起、類淀粉纖維和膠質細胞及突起組成。絕大多數老年斑是球形的，它的直徑在５～２００ μ ｍ，但它的外形和大小可以是各種各樣的。

　　β 淀粉樣蛋白是構成老年斑的主要核心物質。β淀粉樣蛋白是一種叫做類淀粉前體蛋白（ＡＰＰ）斷裂產生的一種４１～４３個殘基的多肽，盡管所有的細胞都有產生ＡＰＰ的潛能，但神經元是產生這種物質的主要來源。老年性癡呆患者的 β 淀粉樣蛋白在腦內沉積比較廣泛，遍布整個皮質和海馬。

　　（２）神經元纖維纏結老年性癡呆的第二個主要病理學變化是神經元纖維纏結。對于老年性癡呆來說，神經元纖維纏結不是特異性改變，它們也可見于正常老年人和其他神經系統變性中。但在超微結構和免疫組化特點上與神經元纖維纏結有所不同。

　　神經元纖維纏結是導致神經元纖維退化的主要原因，可作為大腦早老化的標志，但老年性癡呆患者較正常老人腦內神經元纖維纏結數量更多，其分布遍及整個大腦。在不同神經元中神經元纖維纏結有不同形態。

　　神經元纖維纏結隨老年性癡呆的發展而增多，并與臨床癡呆程度相關。神經元纖維纏結的主要成分是成對螺旋絲。成對螺旋絲形成平行束狀以細絲彼此連接成混合微絲，成對螺旋絲表現獨特的不溶解性和對蛋白酶解的抵抗性。成對螺旋絲的亞單位主要是過度磷酸化的Ｔａｕ蛋白。

　　有人應用ＣＴ對癡呆患者進行海馬體積測量，發現８７％～９５％的個體中有海馬萎縮。主要表現為在軸位切面上，側腦室脈絡膜裂擴大。對非癡呆正常老年人研究表明，隨著年齡的增長，海馬萎縮的概率在增加，但遠遠低于老年性癡呆患者。跟蹤調查顯示，發生海馬萎縮的正常老年人其發生老年性癡呆潛在危險性的比率明顯高于海馬體積正常的老年人。