Otak manusia adalah pusat aktivitas saraf yang lebih tinggi, dan korteks serebral adalah dasar material yang paling penting untuk aktivitas mental. Bagian depan belahan otak adalah area yang bertanggung jawab atas aktivitas saraf yang lebih tinggi seperti belajar, memori, emosi dan berpikir. Ada sekitar 14 miliar sel saraf dalam otak manusia, sekitar 100.000 di antaranya mati setiap hari pada usia dewasa, dan sel-sel otak dapat berkurang 10% hingga 20%, atau bahkan hingga 30% pada beberapa kasus, selama proses penuaan. Penyebab utama perubahan sel otak pada lansia adalah peningkatan kematian sel otak, yang mengakibatkan atrofi korteks serebral dan penurunan berat badan. Pasien dengan penyakit Alzheimer kehilangan 40% hingga 50% berat otak mereka dibandingkan dengan orang normal pada usia yang sama, dan pengurangan sel otak juga bisa mencapai 40% hingga 50%. Atrofi otak menyebar, dengan lobus frontal menjadi yang paling menonjol. Dapat dilihat bahwa atrofi kortikal adalah dasar patologis utama dari penyakit Alzheimer, tetapi patogenesis yang sebenarnya belum dipahami dengan baik.