中学・高校で習うように、神経細胞は電気信号（活動電位）で情報を運びますが、細胞と細胞の間にはシナプスというわずかなすき間があります。デールとレーヴィは、このすき間で電気が直接飛び越えるのではなく、アセチルコリンのような化学物質が放出されて次の細胞を興奮させることを示しました。レーヴィはカエルの心臓を２つ使い、１つの心臓を刺激すると流れ出た液体がもう１つの心臓の鼓動を変えるという有名な実験でそれを証明しました。デールはアセチルコリンを純粋に取り出し、自律神経系での作用を詳しく調べました。これらの成果はニューロンが「電気」と「化学」のハイブリッドで働くことを示し、パーキンソン病やアルツハイマー病の治療薬開発につながっています。さらに神経毒や農薬の作用メカニズムを解明する上でも欠かせない知識となりました。今日ではほぼすべての生物の神経系で同様の仕組みが確認され、生物学の基本概念となっています。

20世紀初頭、神経伝達が電気的か化学的かをめぐって議論が続いていました。1921年のレーヴィのカエル心臓灌流実験は、迷走神経刺激後の灌流液が二つ目の心臓の拍動を減速させることを示し、可溶性メディエーターの存在を直接証明しました。彼はこの未知の物質を一時的に“Vagusstoff”と呼びましたが、ほどなくデールが同定していたアセチルコリンと同一であることが分かります。デールはさらに交感・副交感神経系でのアセチルコリンの役割を薬理学的手法で解析し、作用点の受容体をニコチン様とムスカリン様に区別しました。こうした研究は「デールの原理」（一つのニューロンは基本的に一種類の伝達物質を放出する）の概念形成にも寄与しました。彼らの成果はその後のシナプス小胞モデルや量子的放出概念につながり、生理学のみならず薬学・神経科学・臨床医学に広範な影響を与えています。現在のコリンエステラーゼ阻害薬、筋弛緩薬、抗アルツハイマー薬はすべて彼らの発見の延長線上にあります。さらに電気シナプス（ギャップ結合）の発見とも対比され、情報伝達多様性の枠組みを提供しました。

1920年代前半における神経伝達様式の論争は「電気説」支持者と「化学説」支持者の間で激化していた。レーヴィはRinger液を用いた両心房灌流系を工夫し、迷走神経刺激直後15秒以内に灌流液を移送することでVagusstoffによる陰性変時作用を再現し、これはコリンエステラーゼによる加水分解速度と一致した。一方デールは組織抽出と生体薬理試験を組み合わせ、アセチルコリン分布と自律神経作用をμmol/g精度で定量し、ニコチン様・ムスカリン様受容体を薬理学的に分離した。デールの原理は後にコトランスミッションの例外が発見されるものの、神経分化と遺伝子発現を考える上で依然有効な概念である。両者の成果はKatzとFattの量子的放出理論、SNARE複合体の同定、GIRKチャネル発見へと直結し、現在の抗コリンエステラーゼ薬やボツリヌストキシン療法など臨床応用の礎となった。