乙酰胆碱的分解主要由一种叫做乙酰胆碱酯酶（Acetylcholinesterase, AChE）的酶催化完成。这种酶广泛存在于神经系统中，包括神经肌肉接头、中枢神经系统和自主神经系统等部位，其主要功能是迅速将释放到突触间隙中的乙酰胆碱水解为胆碱和乙酸，从而终止神经信号的传递。这一过程对于维持正常的神经传导至关重要。
乙酰胆碱酯酶的作用机制可以简单描述如下：当神经冲动到达神经末梢时，会引发乙酰胆碱从囊泡中释放到突触间隙；随后，这些乙酰胆碱与受体结合，产生生理效应；与此同时，存在于突触间隙内的乙酰胆碱酯酶迅速将未被利用或已经完成信号传递任务的乙酰胆碱分解成无活性的小分子物质。这样不仅能够及时终止当前的神经传导过程，还能为下一次神经冲动的到来做好准备。
由于其在神经系统中的重要作用，乙酰胆碱酯酶成为了研究和治疗多种疾病的重要靶点，比如阿尔茨海默病、重症肌无力等。此外，在农药中毒等领域也涉及到对乙酰胆碱酯酶活性的调节与干预。
