Nikotin je prirodna kemijska tvar koja se nalazi u lišću biljke duhana. Mnogi ljudi puše ili žvaču duhanske proizvode kako bi progutali ovu tvar. Postoji nekoliko učinaka nikotina na mozak, uključujući povećanje oslobađanja neurotransmitera koji stimuliraju centre svjesnosti, zadovoljstva i pamćenja. Neki korisnici s vremenom postaju fizički i psihički ovisni o ovim učincima i pate od simptoma odvikavanja ako prestanu pušiti duhan. Provedena su istraživanja kako bi se utvrdilo može li nikotin pomoći pacijentima koji pate od Alzheimerove bolesti ili Touretteovog sindroma.
Ljudi su stoljećima pušili i žvakali lišće biljke duhana kako bi dobili ugodne učinke nikotina na mozak i tijelo. Nikotin je brzodjelujući stimulans i može prijeći krvno-moždanu barijeru manje od minute nakon pušenja. Nakon što se ovaj kemijski spoj nađe u mozgu, veže se na acetilkolinske receptore i potiče oslobađanje nekoliko neurotransmitera. To može učiniti jer je nikotin po obliku sličan molekulama acetilkolina u tijelu.
Oslobađanje ovih neurotransmitera jedan je od najvažnijih učinaka nikotina na mozak, jer te molekule pomažu u regulaciji mnogih tjelesnih funkcija. Oslobođeni neurotransmiteri stimuliraju kolinergična područja mozga i pomažu poboljšati raspon pažnje i vrijeme reakcije. Kada osoba postane ovisna o nikotinu, može joj biti teško koncentrirati se ili usredotočiti na određeni zadatak ako neko vrijeme bude bez te tvari. Duhan se brzo razgrađuje u ljudskom tijelu, pa će ovisnici možda morati redovito pušiti ili žvakati nešto kako bi zadržali željene učinke nikotina na mozak.
Dopamin je još jedan neurotransmiter koji se oslobađa nakon što se nikotinski spoj apsorbira. Vjeruje se da ovaj neurotransmiter utječe na područja ugode u centrima za nagradu u mozgu. Poticanje ovih područja čini osobu opuštenijom i zadovoljnijom, a kod nekih ljudi može pomoći u suzbijanju gladi. Ovi učinci mogu objasniti zašto ljudi tretiraju nikotin kao nagradu tijekom svog radnog dana. To također može objasniti zašto neki ljudi dobivaju na težini nakon prestanka pušenja, jer je nikotin djelovao na suzbijanje gladi.
Iako pušenje može imati značajne nedostatke, neki istraživači vjeruju da se učinci nikotina na mozak mogu koristiti za liječenje određenih stanja. Prvi neuroni oštećeni Alzheimerovom bolešću isti su oni stimulirani nikotinom, pa su neki teoretizirali da bi uporaba nikotina mogla pomoći u usporavanju napredovanja bolesti. Nikotinski flasteri također se ponekad daju pacijentima koji pate od Touretteovog sindroma kako bi im pomogli u kontroli njihovog fizičkog ponašanja.