Desde a época das primeiras descrições dos casos de doença de Alzheimer, sabe-se que as primeiras alterações microscópicas associadas à doença são os depósitos chamados amilóides, juntamente com anormalidades denominadas emaranhados neurofibrilares, que se desenvolvem dentro das células cerebrais. Determinar a natureza desses achados anormais trouxe opiniões importantes sobre as possíveis causas da doença de Alzheimer.

1) A proteína beta amilóide, que é a proteína específica de amilóide na doença de Alzheimer, deriva de uma proteína maior, denominada proteína precursora do amilóide (PPA), normalmente produzida por uma série de tipos diferentes de células orgânicas por vias metabólicas ainda não totalmente entendidas. Muitos pesquisadores (mas com certeza não todos) concluíram que o depósito de proteína amilóide no cérebro seja o evento-chave que leva ao desenvolvimento da doença de Alzheimer.

Uma observação importante que sustenta a idéia de que o metabolismo da PPA é a chave para o desenvolvimento da Doença de Alzheimer é a ocorrência dessa doença na maioria de indivíduos com Síndrome de Down sobreviventes além da idade de 50 anos.

2) Emaranhado neurofibrilar é uma expressão que descreve o aparecimento dentro dos neurônios de uma proteína citoesquelética densa, não sendo específicos da doença de Alzheimer e não estão uniformemente presentes em pacientes idosos com Doença de Alzheimer. O que chama a atenção é um componente particular dos emaranhados: a proteína tau, que é hiperfosforilada num paciente com Alzheimer o que difere da proteína tau de um cérebro normal. Alguns neurocientistas especulam que a fosforilação da tau e de outras proteínas pode ser um processo importante que traz disfunção celular na doença de Alzheimer.