コリンとアセチルCoA（アセチル補酵素A）からアセチルコリン合成酵素により合成される神経伝達物質である。
中枢神経系だけではなく、末梢神経において下位運動神経や交感･副交感神経の節前線維、副交感神経の節後線維などで情報伝達の役割を果たす。シナプス間隙に放出されたアセチルコリンは、間隙腔に存在するアセチルコリンエステラーゼによりコリンと酢酸に分解される。分解されたコリンは、再び神経細胞に取り込まれ再利用される。
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