脳内で神経細胞から神経細胞へと情報を伝える神経伝達物質の一種。副交感神経や運動神経で刺激を伝達し、血管拡張、心拍数低下、消化機能亢進、発汗などを促す作用があり、また、学習、記憶、睡眠、目覚めなどに深くかかわっている。パーキンソン病では脳内のドパミンが不足して脳内の神経伝達物質のバランスが崩れ、相対的にアセチルコリンの活性が強くなって運動機能の障害が起こる。逆に、アセチルコリンの不足は認知障害などの症状を起こすとされ、実際にアルツハイマー病の人の脳内ではアセチルコリンの不足が確認されている。