腦內細胞外乙酰膽堿(ach)的變化主要反映膽堿能神經元的活動，皮層和海馬等腦區的ach主要來源于基底前腦膽堿能神經元的纖維投射。應用微透析等技術在體檢測清醒、自由活動動物認知過程中腦內乙酰膽堿的含量，可以研究ach與特定行為反應和認知活動之間的關系。研究發現當機體需要對新刺激進行分析時，在學習與記憶、空間工作記憶、注意、自發運動和探究行為等認知活動中，基底前腦膽堿能神經元被激活，腦內ach的釋放也隨之改變。結果提示腦內膽堿能遞質系統活動與認知過程密切相關。
