Глутамат — основной возбуждающий нейромедиатор в головном мозге млекопитающих. Он повышает вероятность активации нейрона и необходим для быстрой синаптической передачи, обучения и памяти.

Глутамат действует на несколько типов рецепторов, включая AMPA- и NMDA-рецепторы. AMPA-рецепторы опосредуют быстрые возбуждающие постсинаптические потенциалы. NMDA-рецепторы, для открытия которых необходимы как глутамат, так и постсинаптическая деполяризация, играют критическую роль в синаптической пластичности. Обнаружение совпадений, осуществляемое NMDA-рецепторами, широко рассматривается как клеточный механизм обучения: когда пре- и постсинаптическая активность совпадают, кальций поступает и запускает устойчивые изменения, которые укрепляют синапс.

Избыток глутамата токсичен. Чрезмерная активация глутаматных рецепторов может привести к гибели нейронов, что является причиной инсульта, черепно-мозговой травмы и некоторых нейродегенеративных заболеваний. Препараты, модулирующие передачу глутамата, находятся на стадии исследования для лечения депрессии, шизофрении и улучшения когнитивных функций.

Когда один нейрон быстро возбуждает другой, обычно в качестве передатчика сигнала выступает глутамат.