Istraživanja su pokazala da meditacija, praksa za koju se zna da pomaže opuštanju uma i tijela, može promijeniti obrasce moždanih valova i potaknuti koncentraciju i pamćenje. Kofein, iz kave, čaja ili gaziranog pića, može se pohvaliti sličnim učincima, ali je obično popraćen drugim zdravstvenim učincima koji se ne doživljavaju tijekom meditacije. I kofein i meditacija imaju kratkoročni i dugoročni učinak na mozak, no istraživanja pokazuju da je meditacija najbolja metoda za povećanje tih korisnih učinaka. Iako su na neki način slični, kofein i meditacija imaju razlike, uglavnom u pogledu njihovih učinaka na emocije i središnji živčani sustav.
Sličnosti između kofeina i meditacije usredotočuju se na njihove sposobnosti da utječu na moždane valove ili na električnu komunikaciju i kretanje u cijelom mozgu. Kofein, koji dolazi iz namirnica kao što su kava i čaj, može utjecati na aktivnost moždanih valova kako bi potaknuo budnost i prisjećanje. Međutim, ove prednosti rijetko su dugotrajne. Kofein ostvaruje ovaj zadatak pomažući mozgu da proizvede više beta valova, koji su povezani s brzim razmišljanjem i budnošću. To je razlog zašto simptomi odvikavanja od kofeina kod ovisnika o kavi ili gaziranim pićem uključuju umor i sporu reakciju, budući da se mozak oslanja na redoviti izvor kofeina kako bi ga opskrbio električnim pokretima koji su mu potrebni za početak dana.
Dvije glavne razlike između kofeina i meditacije su njihov učinak na živčani sustav i početni učinci na provođenje moždanih valova. Kofein stimulira simpatički sustav u mozgu, koji je povezan s brzim odgovorom, razmišljanjem i kretanjem. Meditacija, s druge strane, inače stimulira parasimpatički sustav koji je važan za probavu i opuštanje te oslobađanje od stresa. Iako se čini da i kofein i meditacija pružaju zdravstvene prednosti, čini se da su prednosti meditacije na pravilno funkcioniranje moždanih valova tijekom dana trajnije od onih od kofeina.
Meditacija može dovesti do sličnih učinaka kao i kofein na kemiju mozga, uglavnom stvaranje određenih moždanih valova i povećanje vremena odgovora i promicanje boljeg pamćenja. Tijekom meditacije, moždani valovi postaju sporiji, signalizirajući opuštanje i stimulirajući parasimpatički sustav. Studije su pokazale da osobe koje redovito prakticiraju meditaciju imaju više rezultata na testovima i da su budnije tijekom dana, baš kao i korisnici kofeina. Ti se učinci s meditacijom, međutim, mogu jasnije vidjeti u skeniranju mozga i dugotrajniji su nego uz upotrebu kofeina.