La principal consecuencia de los fenómenos de atrofia neuronal y, en último término, muerte neuronal, son las alteraciones de los neurotransmisores, los circuitos neurales implicados y las funciones cerebrales controladas por ellos. El conocimiento sobre este importante capítulo de la neurofisiología y neuropatología está, sin embargo, en sus comienzos, parte debido a la complejidad del sistema nervioso, y parte a la dificultad e insuficiencia del estudio con seres humanos (bancos de cerebros, estudios funcionales con PET y SPECT) y la necesidad de extrapolar e inferir desde modelos animales que no suelen ser idóneos. Los sistemas neurotransmisores más afectados durante el envejecimiento son los colinérgicos de proyección cortical, noradrenérgicos de proyección cortical y principalmente el dopaminérgico nigroestriado. La función no se deteriora mientras los procesos de plasticidad cerebral son eficientes.
