随着年龄的增长，我们的大脑会产生更少的化学介质（传递功能信号）。 例如一些研究报告表明，60岁和70岁时大脑所合成的多巴胺（控制随机奖励刺激与愉悦的化学介质）相对于年轻群体较少，部分样本中血清素（控制社交、情绪与部分记忆功能）含量也较低。

多巴胺和血清素作为大脑中重要的化学介质，会影响到我们生活的方方面面，比如快乐感，年老后对事物感觉到索然无味，有一定的因素就是由于多巴胺分泌的减少。 

血清素作为社交、情绪与部分记忆功能的影响因素，也会造成年老后的“不合群”、“喜怒无常”、“健忘”等行为表现。

而多巴胺与血清素的联合作用，也在学习能力上发挥了重要作用，多巴胺使得人们对新鲜事物有兴趣，血清素发挥了社群学习，情绪管理等重要功能。两者分泌的减少，使得年老后的学习新事物变得缓慢且不容易记住，该失落感难免造成情绪失控与易怒，则更会酿成恶性循环。

随着年龄的增长，神经元会不断收缩和以及收缩它们的【树突】，包裹在【轴突】周围的脂肪髓鞘也随之恶化。脑细胞之间的连接突触的数量也会下降，这会直接影响到学习以及记忆功能。

在【前额叶】皮层和【海马体】中，科学家观察到树突的改变，树突是神经细胞的分支延伸，接收来自其他神经元的信号。随着年龄的增长，树突收缩，它们的分支变得不那么复杂，它们失去了树突棘，这是接收化学信号的微小突起 - 对信号的接受效率减弱。

在一项对恒河猴的研究中，科学家发现衰老过程的目标是一些小的，细长的突起也是高度塑性的结构。这导致科学家推测，这些结构可能参与工作记忆的功能实现，该结构的减少可能会损害神经元通讯，并导致认知能力下降。

最后，新神经元的形成也随着年龄的增长而下降。虽然科学家们曾经认为神经元形成在出生后就停止了，但我们现在知道，两个大脑区域在整个生命中，至少会继续增加新的【神经元链接】 - 对小鼠的研究发现，如定期运动，可以显著改善认知功能。

综上科学研究表明，脑部神经元衰老的标志是其传递与接受化学/电信号的效率变低，且神经元之间的链接也会变弱。这使得学习新知识的效率明显变得低效。但欣慰的是，长期使用的神经元链接（如，你的擅长技能）则没有明显变化，这也是验证了“刻意练习”的有效性；同时，适当的运动锻炼也起到了明显效果。

所有这些认知能力的改变都反映了大脑结构和化学的变化。当我们进入中年时，我们的大脑以微妙但可测量的方式变化。当我们30岁或40岁时，大脑的整体体积开始收缩，收缩率在60岁左右增加。

但是，整个大脑的体积损失并不均匀-有些区域比其他区域收缩得更多、更快。前额叶皮层、小脑和海马体显示出更大的损失。

我们的大脑皮层，大脑的皱褶外层，含有神经元细胞体，也随着我们的年龄而增加。皮质变薄遵循一种类似于体积损失的模式，在额叶部分特别明显。

随着年龄的增长，大脑中经历最剧烈变化的区域也是青春期最后成熟的区域之一。这导致科学家提出了一个“最后进入，首先退化”的大脑老化理论 - 大脑的最后一个发育部分是第一个开始恶化的。研究与年龄有关的白质变化支持这一假设。而最后发育成熟的部分，也就是人类的高等智能 - 逻辑，认知，判断等。这也体现出，往往说老了就跟小孩一样（高等智能的衰老，使得一些成人该有的成熟表现的丧失）

大脑的第一个长距离纤维是连接大脑皮层到大脑和脊髓下部的投射纤维。连接单个半球内弥漫性区域的纤维- 称为关联纤维-是最后达到成熟的纤维，并随着年龄的增长显示出最明显的功能下降。结合小脑的衰老，手脚不利索 - 就是该功能衰老的特征。