W mózgu uważa się, że wapń odgrywa szczególnie ważną rolę zarówno w zdrowiu, jak i chorobie. W normalnych ilościach wapń prawdopodobnie wyzwala szlaki sygnałowe niezbędne dla pewnego rodzaju pamięci; w nadmiarze uważa się, że wapń powoduje uszkodzenie mózgu. Wapń jest wewnątrzkomórkowym przekaźnikiem zdolnym do aktywowania wielu funkcji komórkowych. Bez wapnia układ nerwowy nie miałby wyjścia.
Choroba Huntingtona
Choroba Huntingtona charakteryzuje się czterema cechami: odziedziczalnością, zaburzeniami behawioralnymi lub psychiatrycznymi, zaburzeniami poznawczymi i śmiercią - 15 lub 20 lat po wystąpieniu choroby. Choroba jest spowodowana powszechną utratą neuronów w mózgu. Mechanizm śmierci komórki zachodzi przede wszystkim przez utrzymujące się działanie glutaminianu na N-metylo-D-asparaginian lub NMDA, typ receptorów glutaminianowych i nadmierny dopływ wapnia. Nadmiar wapnia ma kilka szkodliwych konsekwencji, które prowadzą do cytotoksyczności i śmierci. Po pierwsze może aktywować proteazy zależne od wapnia, które wywierają toksyczny wpływ na komórki nerwowe. Po drugie, wapń wytwarza eikozanoidy, które powodują zapalenie i wolne rodniki, które powodują uszkodzenie tkanki.
Napady padaczkowe
Uszkodzenie mózgu w wyniku powtarzających się drgawek może wystąpić z preferencyjną utratą neuronów w regionie hipokampu mózgu. Uwalnianie przekaźnika aminokwasów pobudzających, L-glutaminianu, powoduje nadmierną aktywację receptorów glutaminianowych. Prowadzi to do nadmiernego wzrostu wewnątrzkomórkowego wapnia, który aktywuje wiele enzymów zależnych od wapnia, takich jak kalcenurina, kalpainy i lipazy. Badania opublikowane w 2003 roku i przeprowadzone na Uniwersytecie Wisconsin wykazały, że enzymy zależne od wapnia powodują wytwarzanie wolnych rodników, które uszkadzają ważne białko komórkowe i prowadzą do uszkodzenia mózgu.
Toksyczność rdzeniowo-móżdżkowa
Ataksja spinowo-móżdżkowa lub SCA3 jest śmiertelnym zaburzeniem genetycznym, które zaburza koordynację, mowę i wzrok. Badanie z 2008 roku opublikowane w czasopiśmie Journal of Neuroscience wykazało, że komórki od osoby z ataksją rdzeniowo-móżdżkową 3 wykazywały nienormalnie wysoki poziom uwalniania wapnia po leczeniu bradykininą, substancją, która aktywuje kanał wapniowy obecny w mózgu. Takie nieprawidłowe uwalnianie wapnia powoduje upośledzenie funkcji motorycznych u osób z SCA3.
Dyskinezy
Dyskineza charakteryzuje się nadmierną aktywnością ruchową, której objawami są mimowolne ruchy, takie jak drżenie i skręcanie. Mimowolne ruchy są wynikiem odkładania się nadmiaru wapnia w zwojach podstawy i móżdżku w mózgu.
