Diazepam inibisce il rilascio di acetilcolina in sinaptosomi ippocampali di topo. Ciò è stato trovato misurando sodio-dipendente alta affinità uptake di colina nelle cellule cerebrali di topo in vitro, dopo pretrattamento dei topi con diazepam in vivo. Questo può avere un ruolo nello spiegare le proprietà anticonvulsivanti del diazepam.