Glutamát je primární excitační neurotransmiter v mozku savců. Zvyšuje pravděpodobnost, že se neuron aktivuje, a je nezbytný pro rychlý synaptický přenos, učení a paměť.

Glutamát působí na několik typů receptorů, včetně AMPA a NMDA receptorů. AMPA receptory zprostředkovávají rychlé excitační postsynaptické potenciály. NMDA receptory, které k otevření vyžadují jak glutamát, tak postsynaptickou depolarizaci, hrají klíčovou roli v synaptické plasticitě. Detekce koincidence prováděná NMDA receptory je všeobecně považována za buněčný mechanismus učení: když se pre- a postsynaptická aktivita shoduje, vstupuje vápník a spouští trvalé změny, které posilují synapsi.

Příliš mnoho glutamátu je toxické. Nadměrná aktivace glutamátových receptorů může zabíjet neurony, což je proces zapojený do mrtvice, traumatického poranění mozku a některých neurodegenerativních onemocnění. Léky, které modulují přenos glutamátu, jsou předmětem výzkumu pro depresi, schizofrenii a kognitivní vylepšení.

Když jeden neuron rychle excituje jiný, poslem je obvykle glutamát.