1．乙酰膽堿在蛙心灌注實驗中觀察到，刺激迷走神經時蛙心活動受到抑制，如將灌流液轉移到另一蛙心制備中去，也可引致后一個蛙心的抑制。顯然在迷走神經興奮時，有化學物質釋放出來，從而導致心臟活動的抑制。后來證明這一化學物質是乙酰膽堿，乙酰膽堿是迷走神經釋放的遞質。以后在許多其他器官中（例如胃腸、膀胱、頜下腺等），刺激其副交感神經也可在灌注液中找到乙酰膽堿。由此認為，副交感神經節后纖維都是釋放乙酰膽堿作為遞質的。釋放乙酰膽堿作為遞質的神經纖維，稱為膽堿能纖維。
自主神經系統神經末梢的化學傳遞
人進行了上頸交感神經節的灌流，見到刺激節前纖維可以灌流液中獲得乙酰膽堿，所以節前纖維的遞質也是乙酰膽堿。現已明確軀體運動纖維也是膽堿能纖維。節前纖維和運動神經纖維所釋放的乙酰膽堿的作用，與菸堿樣作用（N樣作用）；而副交感神經節后纖維所釋放的乙酰膽堿的作用，也毒蕈堿的藥理作用相同，稱為毒蕈堿樣作用（M樣作用）。
2．去甲腎上腺素交感神經節后纖維的遞質比較復雜。本世紀初，有人見到腎上腺素對效應器的廣泛作用與交感神經的作用極為相似，因此設想交感神經可能是通過末梢釋放腎上腺素而對效應器起作用的。后來，在貓的實驗中觀察到，刺激支配尾巴的交感神經可以引致尾巴上毛的豎立和血管收縮，同時該動物的去神經支配的心臟活動加速；如果將自尾巴回流的靜脈結扎，再刺激這一交感神經就只能引致尾巴上毛的豎立和血管收縮，卻不能引致心臟活動的加速。由此設想，支配尾巴的交感神經末梢能釋放一種化學物質，由靜脈回流于心臟，這種物質在當時稱為交感素。交感素比乙酰膽堿的性質穩定，當有大量釋放時不易破壞，在一般情況下有可能經血液循環作用于較為遠隔的效應器官。后來，在刺激支配其他器官的交感神經時，均證明靜脈血中出現交感素。曾有人指出，交感素是去甲腎上腺素和腎上腺素的混合物，而主要是去甲腎上腺素。現已明確，在高等動物中由交感神經節后纖維釋放的遞質僅是去甲腎腺上素，而不含腎上腺素；因為在神經末梢只能合成去甲腎上腺素，而不能進一步合成腎上腺素，由于末梢中不含合成腎上腺素所必需的苯乙醇胺氮位甲基移位酶。釋放去甲腎上腺素作為遞質的神經纖維，稱為腎上腺素能纖維。但是，不是所有的交感神經節后纖維都是腎上腺素能纖維，像支配汗腺的交感神經和骨骼肌的交感舒血管纖維卻是膽堿能纖維。
3．嘌呤類和肽類遞質自主神經的節后纖維除膽三能和腎上腺素能纖維外，還有第三類纖維。第三類纖維末梢釋放的遞質是嘌呤類和肽類化學物質。有人在實驗中觀察到，刺激這類神經時實驗標本灌流液中可以找到三磷酸腺苷及其分解產物；而三磷酸腺苷對有腸肌的作用與這類神經的作用極相似，兩者均可引致腸肌的舒張和腸肌細胞電位的超極化。因此認為這類神經末梢釋放的遞質是三磷酸腺苷，是一種腺嘌呤化合物。但也有人認為這類神經釋放的遞質是肽類化合物，因為免疫細胞化學的研究證實自主神經某些纖維末梢的大顆粒囊泡中含有血管活性腸肽，刺激迷走神經時能引致血管活性腸肽的釋放。血管活性腸肽能使胃腸平滑肌舒張，胃的容受性舒張可能就是由于迷走神經節后纖維釋放血管活性腸肽遞質而實現的。第三類纖維是非膽堿能和非腎上腺素能纖維，主要存在于胃腸，其神經元細胞體位于壁內神經叢中；在胃腸上部它接受副交感神經節前纖維的支配。