La transmission du message d'excitation des neurones moteurs jusqu'aux fibres musculaires se fait par libération d'acétylcholine. Celle-ci est stockée dans la terminaison des motoneurones à l'intérieur de vésicules grâce à un transport dépendant d'une pompe à protons. L'augmentation de concentration du calcium intracellulaire entraîne la mobilisation d'une partie du stock de vésicules et leur arrimage à la paroi du motoneurone grâce à la formation d'un complexe Snare entre protéines de la membrane vésiculaire et protéines de la membrane plasmique. L'énergie et la régulation de ces phases sont assurées par de nombreuses enzymes et molécules chaperonnes. L'arrivée d'un potentiel d'action provoque l'ouverture de canaux calciques. L'étape ultime, directement liée à l'intrusion de calcium, est réalisée par la fusion des membranes vésiculaire et plasmique qui entraîne immédiatement l'expulsion de l'acétylcholine.