Показано, что GDNF способен стимулировать высвобождение нейротрансмиттера в дофаминергических нейронах среднего мозга и нервно-мышечных синапсах и, таким образом, регулировать образование и функциональные свойства синаптических окончаний. Увеличение количества кластеров пресинаптических везикул, наблюдаемое в дофаминергических отделах среднего мозга, указывает на роль GDNF в пресинаптической дифференцировке. Установлено, что GDNF модулирует калиевые каналы и, как следствие, возбудимость нейронов. Также выявлено, что длительное применение Эринацина индуцирует значительное увеличение числа и размера пресинаптических везикул и кластеров рецепторов ацетилхолина, указывая, что GDNF способен консолидировать развитие нервно-мышечных синапсов через пре- и постсинаптические механизмы. Показано, что GDNF в культуре дофаминергических нейронов вызывает быстрое и обратимое повышение возбудимости нейронов. Этот эффект опосредован подавлением калиевых каналов с помощью механизма, который включает активацию МАРК. GDNF также вызывает увеличение проницаемости кальциевых каналов. Изменение возбудимости нейронов и ионных каналов ведут к функциональной модуляции синаптической передачи. Таким образом, GDNF может рассматриваться как вещество, активно влияющее на паттерн сетевой функциональной активности нейронной сети. Особый интерес вызывают исследования роли GDNF и его основного рецептора в стабилизации синаптических контактов на ранних стадиях синаптогенеза. При изучении времени экспрессии и локализации GDNF и рецептора в развивающемся гиппокампе установлено, что GDNF является лиганд-индуцируемой молекулой клеточной адгезии. Иммобилизованный источник экзогенного GDNF, имитирующего постсинаптическую локализацию, способен индуцировать дифференциацию нейронов гиппокампа. Подобные эффекты были получены для возбуждающих и тормозных нейронов гиппокампа. Исследования показали, что нейротрофические факторы GDNF и BDNF способны стимулировать промоторную активность Glu R2-субъединиц AMPA-рецепторов, играющих важную роль в синаптогенезе и формировании нейронной сети, а также синаптической пластичности, в том числе, долговременной потенциации и долговременной депрессии, через нейроподавляющий элемент. GDNF играет ключевую роль в нейрогенезе, а также является необходимым фактором для поддержания жизнеспособности и функционирования нейронов. Защитное действие GDNF опосредовано его способностью блокировать апоптоз, запуская в клетке сигнальные каскады, влияющие на экспрессию генов. GDNF реализует нейротрофическую активность через формирование активного комплекса со своими рецепторами. Данный комплекс активирует работу сигнальных путей МАРК PI3K, результатом действия которых является активация транскрипционных факторов, а также подавление проапоптотических белков и каспаз.