神经细胞是人体内最先衰老的细胞之一，其变化主要表现在神经细胞的减少和功能减退等，故老年人容易出现学习和记忆能力下降，情绪低落，表情呆板，动作缓慢等现象。
一是脑细胞减少。大脑出现萎缩性变化，神经胶质增殖，脑实质钙沉着。有研究证实，随着高龄的发展，大脑的额叶、颞叶、基底核、脑回大都出现萎缩，大脑皮层也逐步出现退化现象，神经细胞逐渐减少。一般认为，脑细胞减少是从40岁开始的。40～70岁期间，其脑细胞可逐渐减少20%；老年性痴呆患者的脑细胞可减少30%～70%。大脑细胞减少最明显的部位是颞上回，其次是中央前回和视觉中枢。由于脑细胞的减少，使脑重量减轻，脑回变窄，脑沟加深，皮质变薄。一般老年人的脑重量比成年人平均减少50～150克；70岁时脑重量为年轻时的95%；90岁时为80%；大脑的总面积较年轻时减少10%；脑血流量较年轻时减少约17%。
老年人神经细胞的微细结构也出现了明显的增龄变化，神经细胞失去了有规律的轮廓，尼氏小体减少；神经细胞核变形缩小；神经纤维中脂褐质含量增加，并发生脂肪变性等。有人对神经系统各部位的研究发现，以丘脑变化最明显，因为丘脑是植物性神经比较高级的中枢，故老年人常常出现与其密切相关系的血压、心脏和血管活动、睡眠、脂肪代谢等各项生理功能的改变。
二是脑细胞功能减退。神经细胞的减少和结构的变化，可被纤维结缔组织所取代，最终可导致大脑萎缩。因此，老年人对复杂的刺激，其分析、综合和判断能力减弱；大脑皮层的兴奋性降低，条件反射不易形成；出现不同程度的思维能力和记忆力减退，特别是近期记忆力减退明显，注意力不集中，对外界事物反应迟钝等。这些现象都是中枢神经系统的退行性变化的结果。
老年人脑电图变化的特点是节律变慢，在睁眼时出现α和β波，与小儿脑电图相似。高龄老人脑电图的改变更加多样化，在额叶、中央叶最为明显。
老年人的外周神经传导速度降低，80岁以上的老年人，其神经传导速度较年轻时减慢15%～30%，故反射迟钝，在紧急情况下，有时不能迅速做出反应。因此，老年人在骑自行车时，不要太快，在人多、车多的地方或横过马路时，要特别注意左右车辆和行人。
在此必须指出，老年人的上述变化并不是绝对的。在日常生活中，我们曾看到不少老人，虽已年过古稀，但仍然头脑清楚，谈吐自如，步履稳健，这与其经常用脑有关。研究证明，体力劳动能力与脑力劳动能力的衰老是不一致的。体力劳动能力一般从40岁开始逐渐减退，到80岁几乎全部丧失，而脑力劳动则不然，50岁时才达到高峰，甚至有的老人到80岁时，其智力仍不逊于中年人，说明脑力劳动能力及智力水平与脑力劳动程度有关，即经常用脑的人，脑的劳动能力衰老减慢。还有一些研究认为，积极参加社会活动，与家庭其他成员共同生活的老人，其思维能力大都较好；而那些独自生活或过隐居生活的老人，其思维能力大多不佳。脑力衰退莫过于寡居的家庭妇女，这与其生活圈子狭小，事业心差，用脑很少有关。因此，善交往，多思维，少忧郁，能随遇而安者，精力必然旺盛。