Pasien dengan atrofi otak belum tentu menderita demensia. Atrofi otak dapat menyebabkan kehilangan ingatan dan disfungsi kognitif pada kasus yang parah, dan merupakan penyakit neurodegeneratif. Kemungkinan terjadinya atrofi otak meningkat secara signifikan seiring dengan bertambahnya usia dan disebabkan oleh degenerasi sel-sel otak. Pada MRI otak atau CT otak, mungkin terdapat pendalaman sulkus otak dan penyempitan gyrus otak. Penyakit Alzheimer dapat disebabkan oleh berbagai faktor, mulai dari penyakit Alzheimer hingga demensia tubuh Lewy dan atrofi sistem multipel. Penyakit Pra-Alzheimer juga dapat ditandai dengan penurunan fungsi memori, terutama pada memori dekat. Seiring dengan memburuknya penyakit, gangguan kognitif dapat terjadi, dan obat untuk meningkatkan metabolisme otak, atau donepezil, dapat digunakan untuk memperbaiki gejala.