腦內膽堿能系統缺陷在老年性癡呆當中起了重要的作用,在老年性癡呆的發病機制中膽堿能損傷學說是目前公認的一個學說,而且膽堿能細胞損失的程度和老年性癡呆病理改變有關,在老年性癡呆的病理過程當中基底前腦區的膽堿能神經元丟失,乙酰膽堿酯酶活性和膽堿乙酰轉移酶降低就會導致乙酰膽堿的運輸合成攝取釋放下降,學習記憶能力減退,這被認為是衰老性老年癡呆癥的重要原因。
通過一些室檢和腦的活檢檢查也發現前腦基底核內膽堿能神經元有70%到80%變性導致死亡,抽搐前乙酰膽堿合成,乙酰膽堿酯酶和膽堿乙酰轉移酶活力下降會導致膽堿攝取能力下降,老年性癡呆患者腦活檢中皮質,膽堿乙酰轉移酶下降和老年斑數目有關,所以認定膽堿能系統的損傷和老年癡呆密切相關。