Hình thành và giải phóng acetylcholine tại khớp thần kinh cơ xảy ra theo các giai đoạn sau:

  1. Các túi nhỏ kích thước khoảng 40 nanometers được hình thành bởi bộ máy Golgi trong thân tế bào thần kinh vận động ở tủy sống. Những túi này sau đó được vận chuyển trong bào tương của sợi trục thần kinh từ thân tế bào ở trung tâm tủy sống đến khớp thần kinh cơ ở các đầu tận của sợi thần kinh ngoại biên. Khoảng 300000 nhứng túi nhỏ này tập trung ở các đầu tận thần kinh của một đĩa tận cùng tại cơ vân.
  2. Acetylcholine được tổng hợp trong bào tương của đầu tận thần kinh nhưng chúng ngay lập tức được vận chuyển qua màng túi để vào bên trong, tại đây chúng được dự trữ với nồng độ cao – khoảng 10000 phân tử acetylcholine trong mỗi túi.
  3. Khi điện thế hoạt động đến đầu tận thần kinh, chúng mở nhiều kênh canxi trên màng của đầu tận thần kinh bởi vì đầu tận này có rất nhiều kênh canxi có cổng điện thế. Kết quả là nồng độ ion canxi bên trong đầu tận thần kinh tăng lên khoảng 100 lần, từ đây làm tăng tốc độ bám của túi acetylcholine với màng của đầu tận thần kinh lên khoảng 100000 lần. Sự dính này làm cho nhiều túi vỡ ra, xảy ra xuất bào của acetylcholine vào bên trong khe synap. Khoảng 125 túi thường vỡ khi có một điện thế hoạt động đi qua. Sau đó khoảng vài phần ngàn giây, acetylcholine được tách ra bởi acetylcholinesterase thành ion acetate và choline, choline được tái hấp thu một chách chủ động vào đầu tận thần kinh để tái sử dụng để hình thành nên actylcholine mới. Trình tự các sự kiện này xảy ra trong khoảng 5 đến 10 phần ngàn giây.
  4. Số lượng túi có sẵn ở đầu tận thần kinh đủ để truyền chỉ vài ngàn xung động từ sợi thần kinh đến sợi cơ. Vì thế, để chức năng khớp thần kinh cơ được thực hiện liên tục, các túi mới cần được tái hình thành nhanh chóng. Trong vài giây sau khi điện thế hoạt động kết thúc, các hố xuất hiện trên màng ở đầu tận thần kinh, tạo ra bởi các protein có khả năng co giãn, đặc biệt là protein clarithin, là thành phần bám vào màng tại vị trí túi ban đầu. Trong khoảng 20 giây, protein co lại và làm cho hố thoát vào bên trong đầu tận thần kinh, vì thế hình thành nên một túi mới. Trong vài giây tiếp theo, acetylcholine được vận chuyển vào bên trong những túi này và sau đó sẵn sàng cho một chu trình giải phóng acetylcholine mới.