Δύο από τα κύρια χαρακτηριστικά που εντοπίζονται στον εγκέφαλο των ατόμων με νόσο Αλτσχάιμερ είναι οι νευροπυρηνικές δεσμίδες ("δεσμίδες" για συντομία), οι οποίες αποτελούνται από μια πρωτεΐνη που ονομάζεται tau, και οι γεροντικές πλάκες (οι οποίες αποτελούνται κυρίως από μια άλλη πρωτεΐνη που ονομάζεται β-αμυλοειδές, και μερικές φορές αποκαλούνται επίσης δέσμες β-αμυλοειδούς ή "δέσμες" για συντομία). Οι πρωτεΐνες tau που σχηματίζουν τις δεσμίδες συγκρατούσαν προηγουμένως μια δομή στο εσωτερικό των νευρώνων που ονομάζεται μικροσωληνίσκος και αποτελεί σημαντικό μέρος του νευρώνα- αποτελεί μέρος του κυτταροσκελετού (κυτταρικός σκελετός), ο οποίος είναι αυτός που διατηρεί το σχήμα ενός κυττάρου, και οι μικροσωληνίσκοι παίζουν ρόλο στην επικοινωνία των κυττάρων.
Τόσο οι δεσμίδες όσο και οι πλάκες μπορούν να προκληθούν από άλλες ασθένειες, όπως ο ιός του απλού έρπητα τύπου 1, ο οποίος διερευνάται ως πιθανή αιτία ή παράγοντας που συμβάλλει στην ανάπτυξη της νόσου Αλτσχάιμερ. Δεν είναι γνωστό με βεβαιότητα αν οι δεσμίδες και οι πλάκες αποτελούν μέρος των αιτιών που προκαλούν τη νόσο Αλτσχάιμερ ή αν είναι τα αποτελέσματα.
Μικροσωληνίσκοι 
Οι μικροσωληνίσκοι αποτελούνται από μια πρωτεΐνη που ονομάζεται τουμπουλίνη. Η τουμπουλίνη πολυμερίζεται, δηλαδή όταν τα μόρια σχηματίζουν ξανά και ξανά τα ίδια σχήματα που συνδέονται μεταξύ τους σε ομάδες, και οι ομάδες αυτές συνδέονται μεταξύ τους. Μπορούν να σχηματίσουν μακριές αλυσίδες ή άλλα σχήματα- σε αυτή την περίπτωση η πολυμερισμένη τουμπουλίνη σχηματίζει μικροσωληνίσκους. Οι μικροσωληνίσκοι είναι άκαμπτοι σωλήνες σαν μικροσκοπικά καλαμάκια που είναι κοίλοι στο εσωτερικό τους. Οι μικροσωληνίσκοι βοηθούν στη διατήρηση του σχήματος του νευρώνα και συμμετέχουν στη διέλευση των σημάτων μέσω του νευρώνα.
Tau 
Το Tau είναι μια πρωτεΐνη που βρίσκεται κυρίως στους νευρώνες του κεντρικού νευρικού συστήματος. Βοηθούν να συγκρατούν μαζί τους μικροσωληνίσκους μέσα στους νευρώνες. και όταν συμβαίνουν αλλαγές στον τρόπο με τον οποίο υποτίθεται ότι λειτουργούν οι πρωτεΐνες tau οι μικροσωληνίσκοι διαλύονται. Οι πρωτεΐνες tau που δεν συγκρατούν πλέον τους μικροσωληνίσκους μαζί σχηματίζουν κλώνους που ονομάζονται ινίδια, τα οποία στη συνέχεια συσσωρεύονται στο εσωτερικό του νευρώνα για να δημιουργήσουν αυτό που ονομάζεται νευροϊνιδιακό κουβάρι . Αυτές οι συσσωματώσεις, γνωστές επίσης ως "ταυ συσσωματώματα", είναι το μόνο που απομένει μετά το θάνατο ενός νευρώνα.
| Σταδιοποίηση κατά Braak των νευροϊνιδιακών αλλαγών που σχετίζονται με τη νόσο Alzheimer.
Αυτό χρησιμοποιείται επί του παρόντος μόνο για ερευνητικούς σκοπούς |
| Στάδιο | Νευροϊνιδιακές δεσμίδες σε: | Συμπτώματα |
| I/IITδιανοραχιαίο
στάδιο | Transentorhinal region και entorhinal region | Δεν υπάρχουν συμπτώματα |
| III/IVΛιμβικό
στάδιο | Ιπποκάμπειος σχηματισμός και τμήματα του μεταιχμιακού συστήματος και της αμυγδαλής | Αρχή της νόσου AlzheimerΓνωστικές
διαταραχές: προβλήματα μνήμης, χωρική γνώση |
| V/VIIsocortical
στάδιο | Σε όλο τον εγκεφαλικό φλοιό | Άνοια: πλήρως ανεπτυγμένη νόσος του Alzheimer |
Βήτα-αμυλοειδές 
Οι πλάκες βήτα-αμυλοειδούς (Aβ) (επίσης αποκαλούμενες "αμυλοειδές βήτα") ξεκινούν με μια πρωτεΐνη που ονομάζεται πρόδρομη πρωτεΐνη αμυλοειδούς (APP). Η APP είναι μία από τις πρωτεΐνες που συνθέτουν τη μεμβράνη ή το εξωτερικό περίβλημα ενός κυττάρου, το οποίο προστατεύει το κύτταρο. Σε αυτή την περίπτωση ένας νευρώνας... Καθώς παρασκευάζεται στο εσωτερικό του κυττάρου, η APP προεξέχει μέσα από τη μεμβράνη του κυττάρου.
Σε διάφορα μέρη του κυττάρου, συμπεριλαμβανομένου του εξωτερικού τμήματος της κυτταρικής μεμβράνης, χημικές ουσίες που ονομάζονται ένζυμα κόβουν την APP σε μικρά κομμάτια. Αυτά τα ένζυμα που κάνουν τον τεμαχισμό είναι η α-σεκρετάση, η β-σεκρετάση και η γ-σεκρετάση. Ανάλογα με το ποιο ένζυμο κάνει τον τεμαχισμό και ποια τμήματα της APP τεμαχίζονται, μπορεί να συμβούν δύο διαφορετικά πράγματα. Ένα που είναι χρήσιμο και ένα που προκαλεί το σχηματισμό πλακών β-αμυλοειδούς.
Οι πλάκες σχηματίζονται όταν η β-σεκρετάση κόβει το μόριο APP στο ένα άκρο του πεπτιδίου του β-αμυλοειδούς, απελευθερώνοντας το sAPPβ από το κύτταρο. Στη συνέχεια, η γάμμα-σεκρετάση κόβει τα κομμάτια του APP που έχουν απομείνει και, που εξακολουθούν να εξέχουν από τη μεμβράνη του νευρώνα, στο άλλο άκρο του β-αμυλοειδούς πεπτιδίου. Μετά από αυτό το κόψιμο το β-αμυλοειδές πεπτίδιο απελευθερώνεται στο χώρο έξω από το νευρώνα και αρχίζει να κολλάει σε άλλα β-αμυλοειδή πεπτίδια. Αυτά τα κομμάτια κολλάνε μεταξύ τους σχηματίζοντας ολιγομερή. Διαφορετικά ολιγομερή διαφόρων μεγεθών επιπλέουν τώρα στους χώρους μεταξύ των νευρώνων, τα οποία μπορεί να είναι υπεύθυνα για την αντίδραση με υποδοχείς στα γειτονικά κύτταρα και στις συνάψεις, επηρεάζοντας την ικανότητά τους να λειτουργούν.
Ορισμένα από αυτά τα ολιγομερή απομακρύνονται από τον εγκέφαλο. Αυτά που δεν απομακρύνονται συσσωρεύονται με περισσότερα κομμάτια β-αμυλοειδούς. Καθώς περισσότερα κομμάτια συσσωρεύονται μαζί, τα ολιγομερή γίνονται μεγαλύτερα μεγαλύτερα και το επόμενο μέγεθος ονομάζεται πρωτοϊνίδια και το επόμενο μέγεθος μετά από αυτό ονομάζεται ινίδια. Μετά από λίγο, αυτά τα ινίδια συσσωρεύονται μαζί με άλλα πρωτεϊνικά μόρια, νευρώνες και μη νευρικά κύτταρα που επιπλέουν στο χώρο μεταξύ των κυττάρων και σχηματίζουν αυτό που ονομάζεται πλάκες.
Αγγειοπάθεια του εγκεφαλικού αμυλοειδούς (CAA)
Εναποθέσεις β-αμυλοειδούς σχηματίζονται επίσης στα τοιχώματα (στη μεσαία χιτώνα, τη μεσαία στιβάδα, και στην adventitia ή externa χιτώνα, την εξωτερική στιβάδα) των μικρών και μεσαίου μεγέθους αρτηριών (και μερικές φορές φλεβών) στον εγκεφαλικό φλοιό και στις λεπτόμενοι χιτώνες (οι λεπτόμενοι χιτώνες είναι οι δύο εσωτερικές στιβάδες - pia mater και αραχνοειδής - των μηνίγγων, μιας προστατευτικής μεμβράνης 3 στιβάδων που καλύπτει τον εγκέφαλο).
Η CAA ανευρίσκεται στο 30% των ατόμων ηλικίας άνω των 60 ετών που δεν έχουν άνοια, αλλά ανευρίσκεται στο 90%-96% των ατόμων με νόσο Αλτσχάιμερ και είναι σοβαρή στο ένα τρίτο έως δύο τρίτα αυτών των περιπτώσεων.
