很多神經退化性疾病都會發生認知衰退。如阿茲海默症、路易氏體失智症、額顳葉失智症、巴金森氏病失智症等等，致病機轉都有病變蛋白質的堆積。例如阿茲海默症堆積的蛋白是Beta類澱粉蛋白和Tau蛋白，路易氏體失智症、巴金森氏病都有以及在額顳葉失智症相關的泛素、TDP43等等。這些蛋白質在神經系統內發生錯誤折疊，導致細胞凋亡。而一些證據顯示這些異常蛋白質會在細胞間質或鍵結處進行類似普恩(prion)蛋白的傳遞和散佈。
　　阿茲海默症是人類記憶功能障礙的最常見的原因，舉它為例說明記憶功能消逝的臨床表現和神經機制。早期阿茲海默症的病理變化主要是發生在內側顳葉，其中以橫貫嗅腦皮質（transentorhinal cortex）的變化最早，此區位在嗅腦周圍皮質的內側在臨床症狀出現前已經有病理變化（Braak & Braak 第一期）。而海馬回與顳葉新皮質在Braak & Braak第三期才出現病理變化，此時臨床上已開始有事件記憶的困難，到達輕度知能障礙或輕度阿茲海默症。在橫慣嗅腦皮質的病理變化出現時，這時候出現的最早的記憶障礙是在於一些無語意連結不容字串學習，因此這階段的記憶障礙是可以用故事內容（要旨記憶）來協助早期阿茲海默症患者的記憶。當病變已經侵入海馬回時，連故事大綱的記憶都有困難。病理變化再進一步擴展至大腦各區的新皮質時，長期記憶也會逐漸的凋零毀壞。阿茲海默症病理變化的兩個主要特徵，類澱粉瘢塊和神經纖維糾纏。其中類澱粉瘢塊可以出現在發生失智症狀之前的20-25年，但它與認知功能的關連性較低。反之Tau蛋白的堆積或其錯誤折疊的聚合物 ─ 神經纖維糾纏擇和大腦體積的萎縮及認知功能的（如記憶）損傷有密切的相關。目前在影像生物標記上類澱粉的正子斷層射出造影技術上最成熟，但其特殊性或敏感度都相對不足。Tau 蛋白的正子斷層射出造影技術上剛好起步，以磁振造影來做腦容積量化的技術也臻成熟，足供臨床之用。