Acetylcholine in brain changes neuronal excitability, influences synaptic transmission, induces synaptic plasticity, and coordinates firing of groups of neurons. Tämän seurauksena se muuttaa koko aivojen hermoverkkojen tilaa ja muokkaa niiden vastetta sisäisiin ja ulkoisiin syötteisiin: klassinen neuromodulaattorin rooli. Tässä tunnistamme kolinergisen signaloinnin vaikutukset useiden aivoalueiden neuronien solu- ja synaptisiin ominaisuuksiin ja keskustelemme tämän signaloinnin seurauksista käyttäytymiseen, joka liittyy huumeiden väärinkäyttöön, tarkkaavaisuuteen, ruoan saantiin ja vaikutukseen. Asetyylikoliinin erilaiset vaikutukset riippuvat vapautumispaikasta, reseptorin alatyypeistä ja kohdehermopopulaatiosta; yhteinen teema on kuitenkin se, että asetyylikoliini tehostaa käyttäytymistä, joka on sopeutuvaa ympäristön ärsykkeisiin, ja vähentää vasteita käynnissä oleviin ärsykkeisiin, jotka eivät vaadi välitöntä toimintaa. Asetyylikoliinin kyky koordinoida hermoverkkojen vastetta monilla aivoalueilla tekee kolinergisestä modulaatiosta olennaisen mekanismin, joka on monimutkaisen käyttäytymisen taustalla.