Acetylcholin ist ein chemischer Botenstoff, der Signale über die Synapsen des Nervensystems überträgt. Es war der erste identifizierte Neurotransmitter und ist nach wie vor einer der vielseitigsten.

An der neuromuskulären Endplatte löst es Muskelkontraktionen aus. Im Gehirn unterstützt es Aufmerksamkeit, Lernen und Gedächtnis; der fortschreitende Verlust von Acetylcholin-produzierenden Neuronen ist ein Kennzeichen der Alzheimer-Krankheit. Im autonomen Nervensystem verlangsamt es den Herzschlag und regt die Verdauung an. Unterschiedliche Rezeptortypen – nikotinische und muskarinische – ermöglichen es demselben Molekül, je nach Gewebe unterschiedliche Wirkungen hervorzurufen.

Medikamente, die den Acetylcholinspiegel erhöhen, wie sie beispielsweise in der Frühphase der Alzheimer-Therapie eingesetzt werden, können kognitive Symptome leicht verbessern. Medikamente, die Acetylcholin blockieren, darunter einige Antihistaminika und Antidepressiva, können Mundtrockenheit, verschwommenes Sehen und Konzentrationsstörungen verursachen. Das von Clostridium botulinum produzierte Toxin verhindert die Freisetzung von Acetylcholin und lähmt dadurch die Muskulatur; in kontrollierten Dosen wird es medizinisch und kosmetisch eingesetzt.

Acetylcholin veranschaulicht, wie eine einzige chemische Substanz sowohl einfachste motorische Handlungen als auch komplexeste mentale Operationen ermöglichen kann.