中枢的胆碱能递质系统与学习记忆有关。脑干网状结构上行激动系统以及大脑皮层内部均有乙酰胆碱递质，它对大脑皮层起兴奋作用，为学习与记忆提供基础性活动背景。海马环路中也有丰富的乙酰胆碱递质，它的活动可促进第一级记忆的保持，并促使第一级记忆转入第二级记忆。实验观察到，正常青年受试者长期服用阿托品后，可引起记忆减退；动物中也观察到，注射抗胆碱药东莨菪碱也可使学习记忆减退。其作用机制，可能是阻断了海马环路的功能，影响了由第一级记忆向第二级记忆转移的过程。老年人的健忘症可能是由于中枢胆碱能递质系统的功能减退而造成的；给予胆碱药可使老年人的记忆功能改善。但是，应用胆碱药过量，反而使记忆力减退，因此用药必须慎重。

此外，垂体后叶的升压素（抗利尿激素）也与学习记忆有关。动物训练后，将升压素注入海马齿状回，可增强记忆。临床研究发现，老年人血液中垂体后叶素含量减少，用升压素喷鼻可使记忆效率提高；用升压素治疗遗忘症，能收到一定效果。