Yra keletas teorijų, siūlančių ryšį tarp kofeino ir atminties. Įrodyta, kad kofeinas turi įtakos trumpalaikei atminčiai, nes jį skatina laikinas koncentracijos padidėjimas. Preliminarūs tyrimai su gyvūnais parodė, kad reguliarus kofeino vartojimas taip pat gali turėti ilgalaikį poveikį Alzheimerio liga sergančių žmonių atminčiai.
Kofeinas turi tiesioginį poveikį smegenų funkcijai. Jis stimuliuoja smegenų sritis, apimančias trumpalaikę atmintį ir dėmesį. Kofeinas sukelia smegenų kraujagyslių susitraukimą ir pagreitina medžiagų apykaitą. Tai siunčia energiją į smegenis, tačiau taip pat sumažina deguonies, keliaujančio į širdį, kiekį. Jis padidina smegenų veiklą priekinėje skiltyje, atminties vietoje ir priekinėje stuburo dalyje, kuri yra atsakinga už dėmesį.
Labiausiai nustatytas ryšys tarp kofeino ir atminties yra laikinas impulsas, kurį jis suteikia trumpalaikei atminčiai. Smegenyse esantys neuronai veikia greičiau, kai yra paveikti kofeino, o tai sukelia grandininę reakciją, dėl kurios atsiranda protinis budrumas. Stimuliuojančio kofeino padidinimas leidžia geriau susikaupti ir, atitinkamai, geriau prisiminti informaciją.
Naudingas ryšys tarp kofeino ir atminties trunka nuo trijų iki penkių valandų. Per tą laikotarpį saugomo didesnio informacijos kiekio poveikis gali turėti ilgalaikį poveikį. Kofeinas ne tik sustiprino pojūčius, bet ir padėjo žmonėms gauti aukštesnius testų balus ir priimti geresnius sprendimus stresinėse situacijose, nes geriau išsaugomos svarbios detalės.
Kofeinas taip pat padidina dopamino, cheminės medžiagos, susijusios su gerovės jausmu, gamybą. Teigiama proto būsena sumažina stresą ir leidžia kūnui atsipalaiduoti, taip pagerindama bendrą organų, tokių kaip smegenys, veiklą. Šis poveikis stipriausias lengvesnio kofeino vartotojams.
Buvo atlikti keli tyrimai su gyvūnais apie ryšį tarp kofeino ir Alzheimerio sergančių pacientų atminties. Šie tyrimai atskleidė, kad reguliarus kofeino vartojimas ilgą laiką gali padėti išvengti nervų degeneracijos. Jie pasiūlė, kad kofeinas gali turėti prevencinį poveikį atminties pablogėjimui.
Šiuose tyrimuose ryšys tarp kofeino ir atminties buvo smegenų funkcijos išsaugojimas, o ne stiprinimas. Šių tyrimų metu nustatytas atminties pranašumas buvo susijęs su saikingu, reguliariu kofeino vartojimu – tai prilygsta keturioms porcijoms per dieną žmonėms. Kofeino vartojimas apsaugojo nuo neuronus storinančio cholesterolio poveikio ir Parkinsono bei Alzheimerio ligos atsiradimo laboratoriniams gyvūnams.