1．神經細胞和腦血流量減少
中樞神經系統與其他器官不同之處在于它的細胞不能再生。神經細胞的數目隨正常老化而減少，老年腦神經細胞數可減少10%-30%不等。大腦皮質、錐體細胞的樹突、樹突脊以及突觸的數目均較年輕時明顯減少，突觸和相應神經遞質的釋放亦減少，運動和感覺纖維的傳導速度也減慢，使神經系統功能受到損害。
同時，老年人的腦血流量也比年輕時減少17%，表現為在日常生活中受到某種干擾時會出現遺忘，回憶往事的能力和穩定性不如從前。
2．神經遞質的改變
參與人腦多種神經遞質（如乙酸膽堿、多巴胺、去甲腎上腺素、5-羥色胺等）代謝的酶的活性降低，表現出記憶力下降、運動障礙、震顫麻痹、睡眠不佳、精神抑郁或狂躁等癥狀。
3．自主神經的變化
自主神經支配人體內臟，如心臟、胃腸道等。內臟的神經不受人的主觀意志所支配，不能自我控制心跳的次數、掌握胃腸道的蠕動快慢，所以把能支配這些活動的神經稱作自主神經。隨著年齡的增長，人體的自主神經功能發生紊亂，導致各種內臟功能失調等。
4．丘腦垂體的變化
丘腦環境穩定性的控制力減弱，從而導致應激力減弱，代謝紊亂，出現動脈硬化及高血壓，并使蛋白質和酶的合成降低。
5．腦萎縮
隨著年齡的增長，大腦也逐漸萎縮：腦體積縮小，重量減輕，皮質及神經核變薄或變小，腦溝加寬，腦室擴大。且年齡越大，腦萎縮發展越快。女性腦萎縮的出現較男性早，女性50歲以后就有明顯的腦萎縮。而男性則60歲以后開始出現，70歲的老人全腦的重量與年輕人相比，平均輕100-10。
在以上這些神經系統的變化產生后，老年人的關奮和抑制過程轉換變慢，靈活性很差，反應遲鈍，動作協調性差，注意力不集中，技巧的記憶力衰退而被邏輯性記憶力所代替，對高水平的智力活動保留較久。但很多老年人仍能像年輕人一樣精力充沛，有很好的學習和記憶能力。這是因為人正?；顒訒r只運用約15%的腦細胞，其余的腦細胞均處于休息狀態。老年人雖然神經細胞數目減少，但是剩余的腦細胞有高度的代償性和反應性，所以仍能進行復雜的腦力活動。
