No artigo Como funciona o sono, a ação da adenosina é discutida. Quando ela é criada no cérebro, liga-se a seus receptores. A ligação de adenosina causa sonolência, pois diminui a atividade das células nervosas. No cérebro, essa ligação também causa a dilatação dos vasos sangüíneos (presumivelmente para permitir uma maior passagem de oxigênio durante o sono).
Para uma célula nervosa, a cafeína se parece com a adenosina. Sendo assim, a cafeína consegue se ligar ao receptor de adenosina, mas não diminui a atividade cerebral. A célula não pode mais ver esta substância, pois a cafeína estimula todos os receptores de adenosina conectados. Então, ao invés de diminuir o nível de atividade das células por causa da adenosina, elas o aumentam. Como se pode ver, a cafeína causa a constrição dos vasos sangüíneos no cérebro, pois bloqueia a capacidade da adenosina de dilatá-los. É por isso que alguns medicamentos contra dor de cabeça, como a aspirina, contêm cafeína. Se você tiver uma dor de cabeça vascular, essa substância fechará os vasos sangüíneos e aliviará a dor.
Agora, você aumentou a atividade dos neurônios. A glândula pituitária (hipófise) percebe a atividade e pensa que algum tipo de emergência está ocorrendo. Essa glândula, então, libera hormônios que dizem às glândulas supra-renais para produzir adrenalina. A adrenalina é o hormônio "das situações de perigo" e tem vários efeitos no organismo: