ومن خلال منع الجلوتامات من الارتباط بمستقبلات الحمض الأمينيNMDA، يعمل الكيتامين على زيادة إطلاق الجلوتامات، ويؤدي هذا بدوره إلى تنشيط أنواع أخرى من المستقبلات وتعزيز وظيفة وكثافة المشابك العصبية (الوصلات بين الخلايا العصبية) في مناطق من الدماغ حيث تسبب الإجهاد أو الاكتئاب في ضمور الخلايا. وقد تكون زيادة مرونة نقاط الاشتباك العصبي ــ قدرة المشابك العصبية على ضبط قوتها، وهو ما يشكل ضرورة أساسية لوظيفة الدماغ السليمة ــ السبب العصبي الحيوي وراء التأثير العلاجي الواضح في المرضى.
En empêchant le glutamate de se lier aux récepteurs NMDA, la kétamine provoque une augmentation de la libération de glutamate, ce qui active d'autres types de récepteurs du glutamate et améliore la fonction et la densité des synapses (qui relient les neurones) dans des zones du cerveau où les cellules sont atrophiées en raison du stress ou d'une dépression. Une plus grande plasticité synaptique (la capacité de réorganisation des synapses, essentielle au bon fonctionnement du cerveau) pourrait être la cause neurobiologique de l'efficacité thérapeutique de la kétamine.