In de hersenen wordt aangenomen dat calcium een bijzonder belangrijke rol speelt in zowel gezondheid als ziekte. In normale hoeveelheden veroorzaakt calcium blijkbaar signaleringsroutes die essentieel zijn voor een bepaald type geheugen; in overmaat wordt calcium gedacht hersenschade te veroorzaken. Calcium is een intracellulaire boodschapper die in staat is vele celfuncties te activeren. Zonder calcium zou het zenuwstelsel geen output hebben.
De ziekte van Huntington
De ziekte van Huntington wordt gekenmerkt door vier kenmerken: erfelijkheid, gedrags- of psychiatrische stoornissen, cognitieve stoornissen en overlijden - 15 of 20 jaar na het begin. De ziekte wordt veroorzaakt door wijdverspreid verlies van neuronen in de hersenen. Het mechanisme van celdood komt voornamelijk voor door de aanhoudende werking van glutamaat op het N-methyl-D-aspartaat, of NMDA, type glutamaatreceptoren en de overmatige influx van calcium. Overtollig calcium heeft verschillende schadelijke gevolgen die leiden tot cytotoxiciteit en overlijden. Ten eerste kan het calciumafhankelijke proteasen activeren die een toxisch effect op zenuwcellen produceren. Ten tweede produceert calcium eicosanoïden die ontstekingen en vrije radicalen produceren die weefselschade veroorzaken.
Epileptische aanvallen
Hersenschade door herhaalde aanvallen kan optreden met het preferentiële verlies van neuronen in de hippocampusregio van de hersenen. De afgifte van excitatorische aminozuurtransmitter, L-glutamaat, veroorzaakt overactivering van glutamaatreceptoren. Dit leidt tot een excessieve toename van intracellulair calcium, dat veel calciumafhankelijke enzymen activeert, zoals calcenurine, calpaïnen en lipasen. Een studie gepubliceerd in 2003 en uitgevoerd aan de Universiteit van Wisconsin, vond dat calcium-afhankelijke enzymen de productie van vrije radicalen veroorzaken die vitale cellulaire eiwitten beschadigen en tot hersenbeschadiging leiden.
Spinocerebellaire Ataxia
Spinocerebellaire ataxie of SCA3 is een fatale genetische aandoening die de coördinatie, spraak en visie belemmert. Een in 2008 gepubliceerd onderzoek in de Journal of Neuroscience toonde aan dat de cellen van een persoon met spinocerebellaire ataxie 3 abnormaal hoge niveaus van calciumafgifte vertoonden wanneer ze werden behandeld met bradykinine, een stof die het calciumkanaal activeert dat in de hersenen aanwezig is. Een dergelijke abnormale calciumafgifte resulteert in verminderde motorische functies bij mensen met SCA3.
dyskinesie
Dyskinesieën worden gekenmerkt door overmatige motorische activiteit, waarvan de symptomen onwillekeurige bewegingen zijn zoals trillen en kronkelen. De onwillekeurige bewegingen zijn het gevolg van de afzetting van overtollig calcium in de basale ganglia en de kleine hersenen van de hersenen.
