De microscopische veranderingen helpen niet bij het vaststellen of diagnosticeren van de ziekte van Alzheimer. In Nederland worden de hersenen pas microscopisch nagekeken als de patiënt is overleden. Maar bij het optreden van de hierboven beschreven microscopische veranderingen gedurende het leven, zijn hersencellen weggevallen (hersenatrofie). Hierdoor wordt het voor de overgebleven hersencellen moeilijker om goed onderling contact te houden. Het verlies van onderling contact zorgt ervoor dat bepaalde functies niet meer goed verlopen, zoals onthouden, begrijpen en kunnen handelen.
De hersenatrofie is na verloop van tijd zichtbaar door middel van een ct-scan of beter nog een mri-scan. Het verlies aan hersencellen treedt overal in de hersenen op. In het begin van de ziekte wordt vooral één hersengebied, de hippocampus, getroffen. Door de hersenatrofie ontstaat een tekort aan diverse hersentransportstoffen, waaronder acetylcholine. Omdat acetylcholine essentieel is voor de werking van het geheugen, werd aangenomen dat een tekort daaraan ook de centrale factor is bij de achteruitgang van andere intellectuele functies. De gedachte dat alléén acetylcholine van belang is, blijkt inmiddels achterhaald. Er spelen óók tekorten aan andere neurotransmitters een rol, zoals glutamine. Tegenwoordig denken we dat acetylcholine veel meer een regierol heeft en andere neurotransmitters op die manier beïnvloedt. De acetylcholine-theorie heeft geleid tot de ontwikkeling van de eerste generatie anti-dementiemiddelen, de acetylcholinesteraseremmers.