Acetylcholin je chemický posel, který přenáší signály přes synapse nervového systému. Byl prvním identifikovaným neurotransmiterem a zůstává jedním z nejuniverzálnějších.

Na neuromuskulárním spojení spouští svalovou kontrakci. V mozku podporuje pozornost, učení a paměť; postupná ztráta neuronů produkujících acetylcholin je charakteristickým znakem Alzheimerovy choroby. V autonomním nervovém systému zpomaluje srdeční činnost a stimuluje trávení. Různé typy receptorů – nikotinové a muskarinové – umožňují stejné molekule vyvolávat různé účinky v závislosti na tkáni.

Léky, které zvyšují hladinu acetylcholinu, jako jsou ty, které se používají v rané léčbě Alzheimerovy choroby, mohou mírně zlepšit kognitivní příznaky. Léky, které ho blokují, včetně některých antihistaminik a antidepresiv, mohou způsobit sucho v ústech, rozmazané vidění a paměťovou mlhu. Toxin produkovaný bakterií Clostridium botulinum zabraňuje uvolňování acetylcholinu a tím paralyzuje svaly; v kontrolovaných dávkách se používá v lékařství i kosmetice.

Acetylcholin ilustruje, jak jedna chemická látka může sloužit jak nejjednodušším motorickým aktům, tak i těm nejsložitějším mentálním operacím.