Asetilkolin, ilk keşfedilen nörotransmiterdir. Sinir sisteminin birçok bölgesinden salınır. Merkezî sinir sisteminde bazı nöronlar, iskelet kasını uyaran motor nöronlar, otonom sinir sisteminin parasempatik nöronları asetilkolin salgılar. Merkezî sinir sisteminde, asetilkolin hareket ve bellek için önemli olan sinirsel devrelerin işleyişi için gereklidir. Asetilkolinin etkisini engelleyen ve merkezî sinir sistemine geçebilen kimyasallar hafıza oluşumunu engeller. Alzheimer hastalığında asetilkolin sağlayan nöronların eksildiği gözlenmiştir.