Alzheimers sykdom karakteriseres av tap av nevroner og synapser i hjernebarken og i enkelte subkortikale regioner. Tapet resulterer i atrofi («henfall») av de berørte regionene, inkludert degenerasjon i tinninglappen og parietallappen og deler av frontal cortex og gyrus cinguli. Studier ved hjelp av MR og PET har dokumentert at størrelsen på bestemte områder av hjernen ble redusert hos pasienter, sammenlignet med tilsvarende bilder fra friske eldre. Samtidig med at størrelsen på hjerneområdene ble redusert, utviklet mild kognitiv svekkelse seg til Alzheimers sykdom hos pasientene.