Sposób działania thumb|left|Schemat blokowania przepływu impulsu nerwowego przez synapsę (sarin czerwony, acetylocholinoesteraza żółta, neuroprzekaźnik niebieski) W normalnych warunkach z kolbki synaptycznej uwalniana jest acetylocholina (niebieski), zaś receptor dla acetylocholiny obecny jest na błonie następnej komórki nerwowej lub komórki mięśniowej (brązowy). Acetylocholina po wydzieleniu z zakończeń presynaptycznych dyfunduje poprzez szczelinę synaptyczną i wiąże się z receptorami na błonie postsynaptycznej. To powoduje wystąpienie potencjału czynnościowego (AP) lub indukuje skurcz mięśnia na końcu płytki motorycznej.
W celu zapobieżenia nadmiernej stymulacji i przesyceniu synapsy acetylocholina jest bardzo szybko (około 14 tysięcy cząsteczek acetylocholiny w czasie jednej sekundy) rozkładana przez acetylocholinoesterazę (żółty) na cholinę i kwas octowy.