Acetylcholine là một chất truyền tin hóa học mang tín hiệu giữa các khớp thần kinh của hệ thần kinh. Đây là chất dẫn truyền thần kinh đầu tiên được xác định và vẫn là một trong những chất đa năng nhất.

Tại khớp thần kinh cơ, nó kích hoạt sự co cơ. Trong não, nó hỗ trợ sự chú ý, học tập và trí nhớ; sự mất dần các tế bào thần kinh sản sinh acetylcholine là dấu hiệu đặc trưng của bệnh Alzheimer. Trong hệ thần kinh tự chủ, nó làm chậm nhịp tim và kích thích tiêu hóa. Các loại thụ thể khác nhau—nicotinic và muscarinic—cho phép cùng một phân tử tạo ra các tác dụng khác nhau tùy thuộc vào mô.

Các loại thuốc làm tăng nồng độ acetylcholine, chẳng hạn như những loại được sử dụng trong điều trị bệnh Alzheimer giai đoạn đầu, có thể cải thiện nhẹ các triệu chứng suy giảm nhận thức. Các loại thuốc ức chế acetylcholine, bao gồm một số thuốc kháng histamine và thuốc chống trầm cảm, có thể gây khô miệng, nhìn mờ và suy giảm trí nhớ. Độc tố do vi khuẩn Clostridium botulinum sản sinh ngăn cản sự giải phóng acetylcholine và do đó làm tê liệt cơ; ở liều lượng được kiểm soát, nó được sử dụng trong y học và thẩm mỹ.

Acetylcholine minh họa cách một chất hóa học duy nhất có thể đảm nhiệm cả những hành động vận động đơn giản nhất và những hoạt động tinh thần phức tạp nhất.