Прежде всего, возрастные изменения головного мозга человека характеризуются уменьшением его массы и объема. Масса мозга человека в возрасте от 60 до 75 лет снижется на 6%, причем неравномерно в различных отделах. Кора больших полушарий уменьшается на 4%, наибольшие изменения (на 12-15%) происходят в лобной доле. Отмечены половые различия степени атрофии мозга при старении. Масса головного мозга женщин примерно на 110-115 г меньше, чем у мужчин. Между 40 и 90 годами масса мозга уменьшается у мужчин на 2,85 г в год, а у женщин на 2,92 г (В. В. Фролькис, 1988).

Большинство исследователей мозга человека указывают на преимущественную потерю нейронов в коре, гиппокампе и мозжечке. В большинстве подкорковых образований клеточный состав остается неизменным до глубокой старости. Иными словами, филогенетически более «новые» структуры мозга, связанные с познавательной функцией, в большей степени подвержены возрастной потере нейронов, чем филогенетически «старые» (ствол мозга).

Синаптические контакты, как известно, играют решающую роль в обеспечении межнейронного взаимодействия в нервных сетях, в силу своей пластичности они тесно связаны с памятью и научением. При старении уменьшается плотность числа синапсов. Однако утрата синапсов происходит не во всех отделах ЦНС в равной степени. Так, в лобной доле человека достоверно доказано уменьшение количества синапсов с возрастом, в то время как в височной доле возрастные изменения не наблюдаются.

Изменения в состоянии синапсов наблюдаются не только в коре, но и в подкорковых структурах. Например, возрастные нарушения пространственной памяти объясняются снижением специфичности, эффективности и пластичности синаптической передачи в гиппокампе. При старении уменьшается способность формирования новых синапсов. Редукция синаптической пластичности в старости может способствовать потере памяти, ухудшению двигательной активности и развитию других функциональных нарушений мозга. При этом ухудшаются межнейронные контакты в различных областях ЦНС, нейроны как бы подвергаются «деафферентации», в связи с чем нарушается их ответная реакция на сигналы внешней среды, нервные и гормональные стимулы, т. е. повреждаются синаптические механизмы деятельности мозга.