Neurotransmetteur impliqué dans les processus d'apprentissage et de mémoire. En particulier, dans l'hippocampe, l'ACh jouerait un rôle dans la mémoire relationnelle, la coordination de systèmes cérébraux de la mémoire (l'amygdale pour la mémoire émotionnelle, le striatum pour la mémoire procédurale). Un taux élevé d'ACh dans l'hippocampe facilite l'encodage des informations en mémoire, alors qu'à un niveau faible d'ACh permet la consolidation de nouveaux souvenirs (Micheau & Marighetto, 2011). Les récepteurs de l'ACh sont les récepteurs nicotiniques et muscariniques.