زمانی که فرد مواد مخدر مصرف می‌کند، مواد شیمیایی آن وارد مغز می‌شوند و سفر خود را شروع می‌کنند تا آرایش شیمیایی مغز انسان را تغییر دهند. این مواد شیمیایی، فرآیند ارتباط را مختل می‌کنند، به این معنی که سلول‌های عصبی اطلاعات، پردازش اطلاعات یا ارسال اطلاعات را به نحوی که باید، انجام نمی‌دهند. مواد مخدر می‌توانند بخشی از مغز را که احساس می‌کند به آن‌ها پاداش داده می‌شود، تحریک کند، به این معنی که وقتی فرد مواد مخدر مصرف می‌کند، در مورد مصرفش احساس خوبی خواهد داشت.
مغز هنگام مصرف مواد مخدر، تحت تغییرات بلند مدتی قرار می‌گیرد. فرد معتاد به عملکرد شناختی دچار خواهد شد. ممکن است آهسته‌تر از معمول پاسخ دهد یا واکنش خود را به تأخیر بیاندازد. مواد مخدر قسمت‌هایی از مغز را تغییر می‌دهند که چیزهای مهمی مثل قضاوت را کنترل می‌کند. تصمیم‌گیری، کنترل رفتار و چیزهایی مانند حافظه یا توانایی‌های یادگیری همگی تحت تأثیر قرار خواهند گرفت. وقتی همه این بخش‌ها تغییر می‌کنند، مصرف کننده مواد مخدر بیشتر و بیشتر مواد مخدر مصرف می‌کند، حتی اگر این کار خطرناک باشد.
شاید برایمان سوال پیش بیاید که مصرف مکرر مواد مخدر اعتیادآور مثل کوکائین و هروئین، چه کاری با مغز انجام می‌دهد که فرد به آن‌ها معتاد می‌شود، یا مغز چگونه با مصرف مواد مخدر دچار تغییر می‌شود. سه تغییر عمده به ایجاد اعتیاد کمک می‌کند، تحریک مفرط و مکرر سیستم پاداش مغز باعث بی‌حس شدن پاسخ در مرکز لذت مغز یعنی هسته اکومبنس می‌شود، تحریک مفرط پیوندها با سرنخ‌های وابسته به اعتیاد را نیز تقویت می‌کند، به طوری که چنین چیزی اشتیاق مصرف کننده را افزایش می‌دهد و قدرت بازداری در قشر پیش‌پیشانی را تضعیف می‌کند که این امر خودکنترلی را از بین می‌برد. همانند پاداش‌های روزمره، مواد مخدر هسته اکومبنس را خیلی مستقیم‌تر از حالت عادی تحریک می‌کنند و در نتیجه احساس لذت شدیدی ایجاد می‌کنند. مواد مخدر هسته اکومبنس را بیش از حد تحریک می‌کنند، بدین معنا که فعالیتی که در این ناحیه ایجاد می‌کنند، فراتر از دامنه نرمال است. در صورتی که این نوع تحریک افراطی به طور مکرر اتفاق بیافتد، سرانجام می‌تواند باعث بی‌حس شدن پاسخ لذت شود.
دانشمندان بر این باور هستند که افراد غالباً کافئین را به خاطر اجتناب از نشانه‌های منفی خستگی و تحریک‌پذیری مصرف می‌کنند، نه به این دلیل که سیستم پاداش مغز را تحریک می‌کند. چنین چیزی شباهت بیشتری به وضعیت تقویت منفی دارد که در آن مصرف مداوم ماده مخدر به واسطه تمایل به اجتناب از تأثیرات منفی انجام می‌شود. در مقایسه با تقویت منفی، احتمالاً تقویت مثبت، مدل بهتری برای اعتیاد به مواد مخدر جدی محسوب می‌شود.
تفاوت مهم دیگری که بین کافئین و سایر مواد مخدر اعتیادآور وجود دارد این است که مصرف مزمن کافئین، معمولاً منجر به پیامدهای منفی نمی‌شود. به همین دلیل کافئین به عنوان ماده مخدری که مورد سوء مصرف قرار می‌گیرد، شناخته نمی‌شود. استفاده مکرر در واقع می‌تواند منجر به تغییراتی در مغز شده و در نهایت به وابستگی جسمی بینجامد. با وجود این، مصرف آن معمولاً منجر به پیامدهای منفی چشمگیر یا پریشانی نمی‌شود. در مقابل، برای اکثر افراد، مصرف نکردن منجر به پیامدهای منفی و پریشانی خواهد شد.
