咖啡因是一种苦味物质，天然存在于60多种植物中，食用后具有刺激性。佛蒙特大学的神经学家夏皮罗博士说，咖啡因是世界上消耗最广泛的兴奋剂。咖啡因与大脑中的腺苷受体相互作用，引起警觉感和能量增加。咖啡因通常也被添加到止痛药物中，因为腺苷在头痛和偏头痛中的作用。
腺苷
在中枢神经系统中的化学，腺苷调节你睡觉，醒来的循环。当你醒来，腺苷积聚在大脑中，并最终通过附加到细胞基底前脑和抑制其活性会导致嗜睡。腺苷可刺激信号，告诉你的身体，是时候休息，并激活必要搞全面和持续睡眠响应。
咖啡因和腺苷
咖啡因增加能量和让你感觉更加警觉的作用是由于它与大脑中的腺苷受体相互作用。咖啡因和腺苷都是黄嘌呤类的神经递质。在你的大脑中，咖啡因在神经细胞中以腺苷的形式出现，并能与腺苷受体结合。因此，你的大脑不会检测到腺苷，神经活动也不会减慢。相反，咖啡因会增加大脑活动，让你感觉更精力充沛，对身体自然的清醒和睡眠节奏不太敏感。
咖啡因和中枢神经系统
你的身体通过增加神经活动来对被阻断的腺苷做出反应，而神经活动又反过来刺激垂体。脑垂体传递信号，使你的身体为增加活动做好准备，同时激活肾上腺释放肾上腺素。肾上腺素会在你全身引起许多反应，使你感到更加清醒和警觉。肝脏向血液中释放更多的糖以增加能量，瞳孔扩张，心率加快，呼吸管打开以吸收更多的氧气。虽然有限时间的肾上腺素升高是自然的，对你的身体有重要的保护作用，但持续的高水平会损害你的身心健康。
咖啡因、腺苷和疼痛
咖啡因是醋氨酚类止痛药中的一种常见成分，因为它能收缩腺苷受体部位的血管。夏皮罗博士在2008年8月发表的一篇关于咖啡因与疼痛关系的评论文章中指出，腺苷是导致头痛和偏头痛的一个重要因素，但人们对它的确切作用知之甚少；然而，虽然咖啡因有助于缓解疼痛，但也可能产生相反的效果。有规律的进食，你的中枢神经系统会产生对物质的依赖性，这种依赖性会产生痛苦的戒断体验。与头痛或偏头痛一样，咖啡因戒断症状包括头晕、头痛、对噪音敏感、焦虑和易怒。过量摄入咖啡因还会扰乱睡眠模式、心率和情绪。