Alzheimeri tõve aju erineb terve aju omast neuronite olulise vähenemisega. Alzheimeri tõve aju suurus väheneb ka teabe edastavate rakkude tootmise vähenemise tõttu. Kognitiivsed võimed on tõsiselt kahjustatud Alzheimeri tõvega patsiendi ajus toimuvate füüsiliste muutuste tõttu.
Tavalises täiskasvanu ajus on neuroloogilise vastusega seotud mitu miljardit rakku. Alzheimeri tõve progresseerumisel hävivad paljud neist olulistest rakkudest, mis pakuvad sidet erinevate reaktsioonide jaoks. Loogika, arutluskäik ja mälu on mõned vastused, mida Alzheimeri tõve aju haigus ohustab. Alzheimeri tõve ajus võib ka arterite seintes olla märkimisväärne kogus naastu.
Terve ajuga inimesed saavad igapäevaseid kohustusi ja ülesandeid suhteliselt hõlpsalt täita. Suhtlusmustrid on selged ja ühtsed. Alzheimeri tõve aju korral on patsiendil tavaliselt raskusi lihtsate ülesannete ja lühiajalise mäluga. Segadus võib tekkida suurel määral.
Alzheimeri tõve ajus võib patendi ajukoor aja jooksul tõsiselt kahjustada saada. See ajukiht võib kuivada ja laguneda. Terve ajukoor suudab säilitada mälestusi ja kontrollida motoorset funktsiooni. Alzheimeri tõve all kannatavatel inimestel võib aga olla ajukoor, mis on surnud koe tõttu talitlushäireid teinud.
Arstiteadlased, kes uurivad Alzheimeri tõvest mõjutatud aju mikroskoopiliste objektiklaaside abil, märkavad sageli muutusi, mis eristavad seda normaalse aju omast. Teadlased võivad leida Alzheimeri tõvega patsiendi ajust selliseid aineid nagu kõrge alumiiniumisisaldus. Aminohapped võivad olla ka tugevamal määral levinud.
Põhimõtteliselt on erinevus normaalse aju ja Alzheimeri tõve aju vahel selles, kuidas nad mõlemad lõpuks toimivad. Alzheimeri tõve puhul on segaduse sümptomid, mida iseloomustab mälukaotus, vaid osa suurest pildist. Selle frontotemporaalse dementsuse vormi korral võib patsiendil lõpuks tekkida ka paranoia.
Tavaline aju oskab hinnata olukorra loogilist selgitust ja arutluskäiku. Alzheimeri tõbe põdev inimene võib aga kedagi alusetult süüdistada halbades kavatsustes või mitte näha olukorda sellisena, nagu see tegelikult on. Pole haruldane, et Alzheimeri tõve all kannatavad inimesed hakkavad teiste kavatsuste suhtes irratsionaalselt kahtlustama.
Kui terve aju on üldiselt puhas ja kahjustusteta, võib Alzheimeri tõvega aju olla põletikuline. Rakkude korrosioonist tingitud halvenemine on teine tegur, mida Alzheimeri tõve ajus nähakse. Need võivad ilmneda väikeste või mini-insultide kujul, mida saab tuvastada kompuutertomograafia (CT) skaneerimisega.