Nelonicline ถูกวิจัยเป็นหลักสำหรับการประยุกต์ใช้ทางบำบัด โดยเฉพาะในด้านประสาทวิทยาศาสตร์และสุขภาพจิต มันทำหน้าที่เป็นสารกระตุ้นที่เลือกเฉพาะสำหรับตัวรับอะเซติลโคลีนแบบนิโคตินิก ซึ่งมีบทบาทสำคัญในกระบวนการรับรู้ ความจำ และความสนใจ ทำให้เป็นผู้สมัครที่มีศักยภาพสำหรับการรักษาการบกพร่องทางความรู้ความเข้าใจที่เกี่ยวข้องกับภาวะต่าง ๆ เช่น โรคอัลไซเมอร์ โรคจิตเภท และความผิดปกติการขาดสมาธิและสมาธิสั้น (ADHD) นอกจากนี้ การโต้ตอบกับตัวรับเหล่านี้บ่งชี้ถึงประโยชน์ที่เป็นไปได้ในการจัดการการเสพติดนิโคติน เนื่องจากอาจช่วยลดความอยากและอาการถอนยา การศึกษาที่กำลังดำเนินอยู่นี้กำลังสำรวจประสิทธิภาพและความปลอดภัยในด้านเหล่านี้ เพื่อพัฒนาการรักษาใหม่สำหรับความผิดปกติทางระบบประสาทและจิตเวช