V mozku se předpokládá, že vápník hraje významnou úlohu jak v oblasti zdraví, tak v nemoci. V normálních množstvích, vápník zřejmě spouští signalizační cesty nezbytné pro určitý typ paměti; v nadměrném množství vápníku se předpokládá, že způsobí poškození mozku. Vápník je intracelulární posel schopný aktivovat mnoho buněčných funkcí. Bez vápníku by nervový systém neměl žádné výstupy.
Huntingtonova choroba
Huntingtonova choroba je charakterizována čtyřmi znaky: dědičnost, behaviorální nebo psychiatrické poruchy, kognitivní poruchy a smrt - 15 nebo 20 let po nástupu. Onemocnění je způsobeno rozsáhlou ztrátou neuronů v mozku. Mechanismus buněčné smrti nastává především přetrvávajícím účinkem glutamátu na N-methyl-D-aspartát nebo NMDA, typu receptorů glutamátu a nadměrným přílivem vápníku. Přebytek vápníku má několik škodlivých důsledků, které vedou k cytotoxicitě a smrti. Za prvé, může aktivovat proteázy závislé na vápníku, které působí na nervové buňky toxickým účinkem. Za druhé, vápník produkuje eikosanoidy, které produkují záněty a volné radikály, které způsobují poškození tkání.
Záchvaty
Poškození mozku z opakovaných záchvatů může nastat s preferenční ztrátou neuronů v oblasti hippokampu v mozku. Uvolnění vysílače excitační aminokyseliny, L-glutamátu, způsobuje nadproudovou aktivitu glutamátových receptorů. To vede k nadměrnému zvýšení intracelulárního vápníku, který aktivuje mnoho enzymů závislých na vápníku, jako je kalcénurin, calpain a lipázy. Studie, publikovaná v roce 2003 a provedená na univerzitě ve Wisconsinu, zjistila, že enzymy závislé na vápníku způsobují produkci volných radikálů, které poškozují životně důležité buněčné bílkoviny a vedou k poškození mozku.
Spinocerebelární ataxie
Spinocerebelární ataxie nebo SCA3 je fatální genetická porucha, která narušuje koordinaci, řeč a zrak. Studie z roku 2008 publikovaná v Journal of Neuroscience zjistila, že buňky od osoby se spinocerebelární ataxií 3 vykazovaly abnormálně vysoké hladiny uvolňování vápníku při léčbě bradykininem, látkou, která aktivuje vápníkový kanál přítomný v mozku. Takové abnormální uvolňování vápníku vede ke zhoršení funkce motoru u lidí s SCA3.
Dyskineze
Dyskineze jsou charakterizovány nadměrnou motorickou aktivitou, jejíž příznaky jsou nedobrovolné pohyby jako třes a kvílení. Nedobrovolné pohyby jsou důsledkem ukládání nadbytečného vápníku v oblastech bazálního ganglia a mozku.
