Η ακετυλοχολίνη είναι ένας χημικός αγγελιοφόρος που μεταφέρει σήματα μέσω των συνάψεων του νευρικού συστήματος. Ήταν ο πρώτος νευροδιαβιβαστής που αναγνωρίστηκε και παραμένει ένας από τους πιο ευέλικτους.

Στη νευρομυϊκή σύναψη πυροδοτεί τη συστολή των μυών. Στον εγκέφαλο υποστηρίζει την προσοχή, τη μάθηση και τη μνήμη. Η προοδευτική απώλεια νευρώνων που παράγουν ακετυλοχολίνη είναι χαρακτηριστικό γνώρισμα της νόσου Αλτσχάιμερ. Στο αυτόνομο νευρικό σύστημα επιβραδύνει την καρδιά και διεγείρει την πέψη. Διαφορετικοί τύποι υποδοχέων - νικοτινικοί και μουσκαρινικοί - επιτρέπουν στο ίδιο μόριο να παράγει διαφορετικά αποτελέσματα ανάλογα με τον ιστό.

Τα φάρμακα που αυξάνουν τα επίπεδα ακετυλοχολίνης, όπως αυτά που χρησιμοποιούνται στην πρώιμη θεραπεία της νόσου Αλτσχάιμερ, μπορούν να βελτιώσουν σε μέτριο βαθμό τα γνωστικά συμπτώματα. Τα φάρμακα που την μπλοκάρουν, συμπεριλαμβανομένων ορισμένων αντιισταμινικών και αντικαταθλιπτικών, μπορούν να προκαλέσουν ξηροστομία, θολή όραση και θολή μνήμη. Η τοξίνη που παράγεται από το Clostridium botulinum εμποδίζει την απελευθέρωση ακετυλοχολίνης και έτσι παραλύει τους μύες. Σε ελεγχόμενες δόσεις χρησιμοποιείται ιατρικά και αισθητικά.

Η ακετυλοχολίνη δείχνει πώς μια μεμονωμένη χημική ουσία μπορεί να εξυπηρετήσει τόσο την απλούστερη κινητική πράξη όσο και τις πιο σύνθετες νοητικές λειτουργίες.