Excitatoriska signalsubstanser är signalsubstanser som ökar sannolikheten för att en nervcell producerar en aktionspotential, en elektrokemisk impuls som nervceller använder för att överföra signaler. De skiljer sig från hämmande signalsubstanser, som gör en aktionspotential i cellen mindre sannolikt. Den vanligaste excitatoriska signalsubstansen hos alla ryggradsdjur, inklusive människor, kallas glutamat.
Skillnaden mellan excitatoriska och hämmande neurotransmittorer är ett spektrum, inte en absolut uppdelning. Effekterna av en signalsubstans beror på vilken typ av receptor den har bundit till, vilket innebär att samma signalsubstans kan vara exciterande eller hämmande beroende på omständigheterna. Således kan neurotransmittorer som primärt är exciterande och klassificerade som sådana faktiskt vara hämmande under vissa omständigheter. Det finns också signalsubstanser, såsom acetylkolin, som inte är övervägande excitatoriska eller hämmande och därför inte passar in i någon av kategorierna.
Neurotransmittorer är molekyler som nervceller, eller neuroner, använder för att kommunicera. När den är elektriskt stimulerad släpper den sändande eller prensynatptiska neuronen signalsubstanser in i gapet, som kallas en synaps, mellan sig själv och en intilliggande neuron. Dessa signalsubstanser binder till receptorer på det yttre membranet av den mottagande, eller postsynaptiska, neuron. Det finns många olika typer av receptorer som binder till olika typer av signalsubstanser beroende på deras egna kemiska egenskaper. När en signalsubstans binder till en receptor, aktiverar den strukturer i den postsynaptiska cellens membran som kallas jonkanaler som tillåter specifika typer av elektriskt laddade atomer, eller joner, att passera genom membranet.
När neuronen inte sänder reglerar dessa kanaler jonernas rörelse så att det inre av cellen är positivt laddat och det yttre är negativt laddat, ett standardtillstånd som kallas en vilopotential. Excitatoriska neurotransmittorer aktiverar kanaler som tillåter passage av positivt laddade joner, vanligtvis natriumjoner, in i atomen. Om tillräckligt många excitatoriska neurotransmittorer binder till receptorer skapar det resulterande inflödet av positiva joner en spänning över cellmembranet, vilket aktiverar fler natriumkanaler och så vidare tills alla natriumkanaler är öppna. Detta skickar en elektrisk impuls genom nervcellen som färdas ner i en cellulär struktur som kallas ett axon tills den når nästa synaps, där processen upprepas när impulsen utlöser frisättningen av excitatoriska neurotransmittorer för nästa neuron.
Den vanligaste excitatoriska signalsubstansen, glutamat, är viktig för inlärning och minne. Det är också viktigt för långsiktig potentiering, en process som stärker signalöverföringar mellan specifika neuroner och är en viktig del av hur nervsystemet anpassar sig över tid. Överdrivna ansamlingar av glutamat i synapserna, ett tillstånd som kallas excitotoxicitet, kan skada eller döda nervceller och kan vara kopplat till sjukdomar i nervsystemet som Parkinsons sjukdom, Alzheimers sjukdom och multipel skleros. För höga glutamatnivåer kan också vara en orsak till epileptiska anfall.