（1）中枢胆碱能系统功能失调 大脑中有些神经元释放乙酰胆碱作为神经递质来进行神经细胞间的互相联系，这系统就称为胆碱能系统。此系统在额叶基底部有许多神经元，它们向整个脑皮质投射，但特别集中在颞叶的海马区、杏仁核。这是学习和记忆的脑区，也是痴呆早期受损最严重的区域。同时额叶基底部的胆碱神经元也明显减少，其程度与痴呆的病情相关连。 （2）非胆碱能系统的功能失调 由于单用胆碱能系统失调不能解释痴呆的全部症状，进一步尸体解剖发现，大脑的其他神经化学递质也有异常，与痴呆时认知及行为改变一致。 （3）神经营养因子障碍 这种因子有若干种，作用是保护脑神经元免受损害及具有修复作用。但痴呆时这些因子的受体随胆碱能神经元的死亡而丧失。
（4）中枢信息传递系统失常
痴呆时此系统不正常，影响正常神经元的信息传递，即使治疗药物也不能发挥作用。
概括来说，痴呆早期有胆碱能系统的功能障碍，以后与上述系统有密切联系的神经营养因子也受损，失去了营养和修复神经元的作用。随病情进展和病变的蔓延，其他递质系统和信息传递系统相继受累。病理和神经生化改变的广泛性、复杂性，增加了治疗的难度，使至今无良好的治疗措施。因此神经生化方面的研究仍有许多工作要做，任重而道远。
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