Er bevinden zich in de hersenen verschillende soorten neurotransmitters. Een daarvan is acetylcholine dat op veel plaatsen in de hersenen aanwezig is. In bepaalde delen van de hersenen zorgt het ervoor dat de opslag van nieuwe feiten en gebeurtenissen in ons geheugen goed verloopt. In andere delen van de hersenen speelt het een rol bij de regeling van de spanning in de spieren.
Omdat het proces van onthouden zich mogelijk in alle hersengedeelten afspeelt, zijn voor het geheugen waarschijnlijk ook andere neurotransmitters van belang, zoals glutamaat en noradrenaline.