认知储备是指心智和大脑对脑损伤的抵抗力。心智的弹性通过行为评估，而神经病理学损伤则通过组织学评估，尽管也可使用基于血液的标记物和成像方法来估计损伤。在探索"储备"概念时可以使用两种模型：脑储备和认知储备。这些术语虽然在文献中经常互换使用，但为讨论这些模型提供了有用的方式。用计算机类比，脑储备可以看作是硬件，而认知储备可以看作是软件。目前认为所有这些因素都对整体储备有贡献。在医学文献中，认知储备通常用来指代脑储备和认知储备两者。
1988年发表在《神经病学年鉴》上的一项研究，通过对137位老年人的尸检结果分析，意外发现阿尔茨海默病神经病理学程度与疾病临床表现之间存在差异：一些参与者的大脑有广泛的阿尔茨海默病病理变化，但没有或仅有很少的疾病临床表现。此外，研究显示这些人与同龄对照组相比，脑重量更高，神经元数量更多。研究者推测这种现象有两种可能的解释：这些人可能有早期阿尔茨海默病，但以某种方式避免了大量神经元的丧失，或者，他们开始时就有更大的大脑和更多的神经元，因此可以说他们有更大的"储备"。这是该术语首次在医学文献中以这种背景使用。
这项研究引发了对该领域的兴趣，为了确认这些初步发现，进行了更多的研究。研究发现，较高的储备在临床缺陷出现前提供了更大的阈值。此外，一旦出现临床损伤，具有更高能力的人表现出更快的下降，这可能表明个体为应对日益增加的神经病理学损伤而设置的所有补偿系统和策略都失效了。
脑储备
脑储备可以定义为大脑的弹性，即在仍能充分运作的情况下应对日益增加的损伤的能力。这种被动的阈值模型假设存在一个固定的临界点，一旦达到，就会不可避免地导致痴呆的临床表现。
脑容量
1997年的一项研究发现，大脑容量大的人患有阿尔茨海默病病理变化并不一定会导致临床痴呆。另一项研究报道头围与临床阿尔茨海默病风险降低独立相关。
虽然一些研究发现有关联，但其他研究则没有。这被认为是因为头围和其他近似值是间接测量。
神经元连接数量
早发性痴呆中的突触损失量大于晚发性痴呆。这可能表明临床认知障碍表现的脆弱性，尽管可能有其他解释。
像小脑这样的结构有助于脑储备。小脑包含大脑中大多数神经元，并参与认知和运动操作。小脑回路是多种形式神经可塑性的场所，这在脑储备方面起着重要作用。
认知储备的遗传成分
来自双胞胎研究的证据表明认知功能有遗传贡献。一般认知功能的遗传率估计很高，但记忆本身的遗传率很低。在调整教育影响后，79%的执行功能可以由遗传贡献解释。一项结合双胞胎和收养研究的研究发现所有认知功能都是可遗传的。在这项特定研究中，信息处理速度具有最高的遗传率。
认知储备
认知储备也表示对神经病理学损伤的弹性，但这里的重点是大脑如何利用其受损资源。它可以被定义为通过差异化招募大脑网络和/或替代认知策略来优化或最大化表现的能力。这是一个效率模型，而不是阈值模型，它意味着任务是用较少的资源或更有效地使用神经资源来处理的，从而产生更好的认知表现。研究使用教育、职业和生活方式等因素作为认知储备的代理，因为它们往往与更高的认知储备正相关。
教育和职业
更多的教育和认知复杂的职业是一些预测老年更高认知能力的因素。因此，研究认知储备最常用的两个代理是教育和职业。已知教育在正常衰老以及退行性疾病或创伤性脑损伤中的认知下降中发挥作用。教育年限较少的个体中痴呆患病率较高，这表明教育可能对阿尔茨海默病有保护作用。此外，教育水平对成人的生活方式有重大影响。教育水平通过个体在学校花费的年数或识字程度来衡量。可能，教育水平本身就提供了一套认知工具，使个体能够补偿病理变化。认知储备指数问卷(CRIq)设计用于评估认知储备水平，以提供更好的诊断和治疗，它考虑了教育年限和可能持续至少六个月的培训课程，以评估教育对认知储备的负荷。临床上，教育与痴呆严重程度呈负相关，但与灰质萎缩、颅内体积和整体全局认知呈正相关。在神经学上，教育与额顶区域之间更大的功能连接和左下颞回更大的皮层厚度相关。除了教育水平外，已经表明双语增强儿童和老年人的注意力和认知控制，并延迟痴呆的发作。它使大脑更好地耐受潜在病理，可以被视为对认知储备有积极贡献的保护因素。认知储备的另一个代理是职业。研究表明，职业可能在整个生命过程中提供额外和独立的认知储备来源。通常考虑最后或最长的工作。职业价值可能因所涉及的认知负荷而异。其他常见指数，如声望或薪水也可以考虑。CRIq测量的工作活动评估成年职业。有五种不同水平的工作活动，根据智力参与程度和个人责任程度而不同。工作活动被记录为整个生命周期中每种职业的年数。作为认知储备代理的职业与右侧内侧颞叶中的局部效率和功能连接呈正相关。更具认知刺激性的职业与更大的记忆弱相关，但与更大的执行功能更强相关。这两个代理通常一起测量，彼此之间通常高度相关。一项使用孟德尔随机化分析的遗传研究表明，高职业水平与阿尔茨海默病风险降低相关。此外，即使考虑到教育成就，这项研究也证实职业成就对阿尔茨海默病风险有独立影响。
发病前智力
从心理测量测试中得出的智力商数已被确定为认知储备的有价值代理测量，相对于平均值较高的分数与较慢的认知下降率相关。然而，某些认知子域（如处理速度）的下降率可能受发病前IQ影响较小。IQ和认知储备之间的关联程度可能因不同类型的痴呆而异。
生活方式
对于任何给定程度的临床损伤，在参与更多活动的阿尔茨海默病患者中，其大脑中的神经病理学变化程度更高。即使在控制教育和IQ的情况下也是如此。这表明生活方式的差异可能通过使个体更具弹性来增加认知储备。换句话说，影响认知的日常经验类似于影响肌肉骨骼和心血管功能的体育锻炼。使用脑血流量(CBF)作为神经病理学损伤的间接测量（CBF较低表示损伤更多），发现在给定的临床损伤水平下，休闲活动评分与CBF呈负相关。换句话说，活动评分较高的人能够承受更多的脑损伤，因此可以说他们有更多的储备。Mortimer等人于1997年对678位修女进行了认知测试，表明被诊断为阿尔茨海默病的患者可能有不同的认知活动和表现水平。一位显示新皮质斑块减少的受试者尽管脑重量低，但仍能以轻度缺陷存活。
生活方式因素
最近的研究区分了四种可改变的生活方式因素，这些因素影响晚年认知健康，并有可能降低认知下降和痴呆的风险。在2011年至2013年间，威尔士认知功能和衰老研究(CFAS-Wales)从2,315名认知健康的65岁及以上参与者队列中收集了数据，不仅证实了生活方式因素影响的理论，还检测到认知储备在生活方式因素与晚年认知功能之间的横断面关联中的中介作用。
研究发现
认知和社会活动：具有高智力休闲活动（阅读杂志、报纸或书籍，打牌、游戏或宾果游戏，上课等）、社会活动（拜访或被朋友或亲戚拜访等）、参与性活动（帮助他人完成日常任务，有偿工作和志愿工作）的人患痴呆的风险显著降低。
体育活动：对认知下降或痴呆的发展有重大影响。
健康饮食：关于健康饮食的研究强调了坚持地中海式饮食对认知健康的保护益处。
酒精消费：研究表明，轻度至中度酒精摄入与较低风险相关（一周一次或两次，或三到四次），而早年频繁饮酒被确定为晚年认知下降的风险因素。
由于四种生活方式因素的多样性，使用了许多不同的自评量表来指定每个代理的严重程度。
帕金森病
帕金森病是与认知储备和认知障碍相关的一个条件的例子。先前对帕金森病的研究暗示了认知储备在人脑中的可能影响。
根据一些研究，所谓的认知生活方式被视为一种一般保护因素，可以通过几种不同的机制进行调节。
2015年的一项研究包括（认知）生活方式对横断面和纵向测量的影响。525名帕金森病患者完成了不同的基线认知评估，并提供了临床、社会和人口统计学数据。4年后，323人参加了随访中的认知评估。已经表明，除了教育水平和社会经济地位外，近期较高的社会参与水平也与痴呆风险降低相关。另一方面，年龄增长和社会参与水平低可能会增加帕金森病中的痴呆风险。
全局储备
尽管脑储备和认知储备模型在方法上存在差异，但有证据表明两者可能是相互依存和相关的。这就是计算机类比结束的地方，因为在大脑中，硬件似乎可以被软件改变。
知识的神经营养效应
暴露于丰富环境（定义为提供更多体育活动、学习和社交互动机会的组合）可能会在大脑中产生结构和功能变化，并影响成年和老年动物模型海马体中的神经发生率。许多这些变化可能仅通过引入体育锻炼计划而实现，而不需要特定的认知活动。
在人类中，持证伦敦出租车司机的后海马体被著名地发现比匹配对照组更大，而前海马体则更小。这项研究表明，选择出租车驾驶作为职业（其进入门槛——记忆伦敦街道的能力——被描述为"世界上最严格的知识测试"）的人海马体更大，但并未证明驾驶导致体积变化。同样，虽然学习第二语言需要广泛而持续的认知活动，但与那些没有学习另一门语言的人相比，它似乎不会降低痴呆风险，尽管终身双语与阿尔茨海默病发作延迟相关。
临床意义
痴呆的临床诊断与潜在神经病理学水平并不完美相关。病理严重程度和认知表现缺陷之间可能没有直接关系。认知储备理论解释了这一现象。Katzman等人(1998)对10人的尸检结果进行研究，发现与阿尔茨海默病相关的病理。然而，同一批患者在生前没有表现出阿尔茨海默病的症状。因此，当病理在大脑中出现时，认知储备有助于应对认知下降。因此，即使具有相同的病理，高认知储备的个体比低认知储备的个体应对得更好。这导致高认知储备的人在损伤变得严重之前未被诊断出来。
临床上可估计的认知储备受多种变量影响。认知储备指数问卷(CRIq)在三个主要来源下测量认知储备，即个体整个生命周期中的教育、工作活动和休闲时间活动。
重要的是要注意，认知储备（及其相关变量）并不"保护"免受阿尔茨海默病作为疾病过程的影响——认知储备的定义正是基于疾病病理的存在。这意味着教育保护免受阿尔茨海默病的传统观念是错误的，尽管认知储备对疾病的临床表现具有保护作用。截至2010年，没有足够的证据推荐任何增加认知储备以预防痴呆或阿尔茨海默病的方法。另一方面，认知储备对神经退行性疾病有非常重要的影响。与低认知储备的患者相比，高认知储备的患者显示出认知下降的延迟。然而，当认知下降的症状变得明显时，高认知储备的患者显示出快速的认知下降。
认知储备的存在意味着那些已经有大脑神经病理变化但具有更大储备的人不会被标准的临床认知测试发现。相反，任何在临床上使用这些工具的人都知道，它们可能会在储备非常低的人中产生假阳性。从这个角度来看，"适当水平的挑战"的概念很容易出现。可以设想，可以测量认知储备，然后提供专门定制的测试，这些测试会提出足够的挑战水平，以准确检测高储备和低储备个体中的早期认知障碍。这对治疗和护理有影响。
在高储备的人中，一旦达到阈值，恶化就会迅速发生。对于这些个体及其职业生涯，早期诊断可能提供规划未来护理的机会，并在他们仍能做决定时调整诊断。一项对痴呆患者进行的认知康复研究表明，与高认知储备相比，低认知储备的患者从认知训练康复中获得更好的结果。这是由于高认知储备的患者认知症状延迟，因此疾病无法再抵抗病理。此外，在低认知储备患者中看到的改善表明这些患者可以将其认知储备作为终身过程来建立。
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