El glutamato es el principal neurotransmisor excitador en el cerebro de los mamíferos. Aumenta la probabilidad de que una neurona se active y es esencial para la transmisión sináptica rápida, el aprendizaje y la memoria.

El glutamato actúa sobre diversos tipos de receptores, incluidos los receptores AMPA y NMDA. Los receptores AMPA median potenciales postsinápticos excitatorios rápidos. Los receptores NMDA, que requieren tanto glutamato como despolarización postsináptica para abrirse, desempeñan un papel fundamental en la plasticidad sináptica. La detección de coincidencias que realizan los receptores NMDA se considera un mecanismo celular de aprendizaje: cuando la actividad presináptica y postsináptica coinciden, el calcio entra y desencadena cambios duraderos que fortalecen la sinapsis.

Un exceso de glutamato es tóxico. La sobreactivación de los receptores de glutamato puede destruir neuronas, un proceso implicado en accidentes cerebrovasculares, traumatismos craneoencefálicos y ciertas enfermedades neurodegenerativas. Se están investigando fármacos que modulan la transmisión del glutamato para el tratamiento de la depresión, la esquizofrenia y la mejora cognitiva.

Cuando una neurona excita rápidamente a otra, el glutamato suele ser el mensajero.