Postoji više teorija koje predlažu vezu između kofeina i pamćenja. Dokazano je da kofein ima učinak na kratkoročno pamćenje, zbog privremenog povećanja koncentracije koje potiče. Preliminarne studije na životinjama pokazale su da redovita konzumacija kofeina također može imati dugoročan učinak na pamćenje ljudi s Alzheimerom.
Kofein ima izravan učinak na rad mozga. Stimulira područja mozga koja pokrivaju kratkoročno pamćenje i pažnju. Kofein uzrokuje sužavanje krvnih žila u mozgu i pospješuje metabolizam. To šalje energiju u mozak, iako također smanjuje količinu kisika koja putuje do srca. Povećava moždanu aktivnost u prednjem režnju, mjesto pamćenja i prednji cingulum koji je odgovoran za pažnju.
Najveća povezanost između kofeina i pamćenja je privremeni poticaj koji daje kratkoročnom pamćenju. Neuroni u mozgu rade brže kada su pod utjecajem kofeina, što uzrokuje lančanu reakciju koja dovodi do mentalne budnosti. Poticaj stimulansa kofeina omogućuje bolju koncentraciju i posljedično bolje prisjećanje informacija.
Blagotvorna veza između kofeina i pamćenja traje oko tri do pet sati. Učinak veće količine informacija zadržanih tijekom tog razdoblja može imati dugoročni učinak. Osim što je pojačao osjetila, kofein je pomogao ljudima da postignu bolje rezultate na testovima i da donose bolje odluke u stresnim situacijama zbog boljeg zadržavanja važnih detalja.
Kofein također potiče dopamin, kemikaliju koja je povezana s osjećajem dobrobiti. Pozitivno stanje duha smanjuje stres i omogućuje tijelu da se opusti, čime se poboljšava cjelokupno funkcioniranje organa kao što je mozak. Ovaj učinak je najdublji za manje konzumente kofeina.
Provedeno je nekoliko studija na životinjama o povezanosti kofeina i pamćenja kod pacijenata s Alzheimerom. Ove studije su otkrile da redoviti unos kofeina tijekom duljeg razdoblja može pomoći u sprječavanju neuralne degeneracije. Predložili su da bi kofein mogao imati preventivni učinak na pogoršanje pamćenja.
U tim studijama veza između kofeina i pamćenja bila je očuvanje, a ne jačanje funkcije mozga. Prednosti pamćenja pronađene u ovim studijama povezane su s umjerenom, redovitom upotrebom kofeina – što je ekvivalent četiri porcije dnevno za ljude. Konzumacija kofeina zaštićena je od djelovanja kolesterola na zgušnjavanje neurona i nastanka Parkinsonove i Alzheimerove bolesti kod laboratorijskih životinja.