Acetylkolin er en kjemisk budbringer som frakter signaler over synapsene i nervesystemet. Det var den første nevrotransmitteren som ble identifisert, og den er fortsatt en av de mest allsidige.

Ved det nevromuskulære krysset utløser det muskelkontraksjon. I hjernen støtter det oppmerksomhet, læring og hukommelse; det progressive tapet av acetylkolinproduserende nevroner er et kjennetegn på Alzheimers sykdom. I det autonome nervesystemet bremser det hjertet og stimulerer fordøyelsen. Ulike reseptortyper – nikotinsyre og muskarinsyre – lar det samme molekylet produsere forskjellige effekter avhengig av vevet.

Legemidler som øker acetylkolinnivåene, slik som de som brukes i tidlig behandling av Alzheimers sykdom, kan forbedre kognitive symptomer i beskjeden grad. Legemidler som blokkerer det, inkludert noen antihistaminer og antidepressiva, kan forårsake tørr munn, tåkesyn og hukommelsestap. Toksinet produsert av Clostridium botulinum forhindrer frigjøring av acetylkolin og lammer dermed muskler; i kontrollerte doser brukes det medisinsk og kosmetisk.

Acetylkolin illustrerer hvordan et enkelt kjemikalie kan tjene både den enkleste motoriske handling og de mest komplekse mentale operasjonene.