谷氨酸是中樞神經系統含量最高、分布最廣、作用最強的興奮性神經遞質。
a. 谷氨酸是腦內主要的興奮性氨基酸神經遞質。新皮質谷氨酸能神經元投射到紋狀體、下丘腦核、丘腦。
（1）谷氨酸是小腦顆粒細胞的神經遞質。
（2）谷氨酸是進入腦干和脊髓的非痛覺初級感覺傳入纖維的神經遞質。
（3）谷氨酸是皮質脊髓束、皮質腦干束的神經遞質。
b. 腦內的主要興奮性氨基酸神經遞質——天冬氨酸存在于小腦攀緣纖維。攀緣纖維的神經元在下橄欖核中。
c. 行為聯系：谷氨酸由N-甲基-D-天冬氨酸對海馬神經元的長期強化（記憶過程）起作用。谷氨酸對癲癇的誘發及其發作起作用。在某種情況下，谷氨酸以及類似物具有神經毒性。
d. 谷氨酸興奮性毒性：紋狀體釋放谷氨酸，與紋狀體神經元中的受體相結合產生動作電位。谷氨酸由星形膠質細胞在細胞外去除。亨廷頓氏病中，谷氨酸與N-甲基 -D-天冬氨酸（NMDA）受體結合，導致鈣內流及細胞死亡。神經元死亡的級聯反應大部分可能發生于腦血管意外（中風） [2] 。