Existe la expectativa común, sobre todo entre los bebedores habituales de café, que aumenta el estado de alerta y el funcionamiento psicomotor. Por estas razones, muchos individuos siguen tomándolo para contrarrestar la fatiga, mantenerse alerta, aumentar el rendimiento cognitivo e incrementar la eficiencia en el trabajo. 

Desde el punto de vista neurobiológico, tanto la cafeína como los ácidos clorogénicos tienen acciones psicoactivas bien documentadas, mientras que la primera es sobre todo un antagonista de los principales receptores de adenosina en el cerebro, lo que conduce a la desinhibición de la liberación de neurotransmisores excitatorios y al aumento de la transmisión de dopamina a través de los receptores D2  que agudiza el metabolismo cerebral y potencia el rendimiento de la memoria; los ácidos clorogénicos pueden influir directamente en el rendimiento neuronal a través de mecanismos que aún no se conocen.

Utilizando enfoques de conectividad funcional para estudiar los datos de fMRI en estado de reposo en un grupo de bebedores habituales de café, investigadores la Universidad de Minho (Portugal) demostraron que su consumo disminuyó la conectividad de la red de modo por defecto posterior (DMN) y entre las redes somatosensoriales/motoras y la corteza prefrontal, mientras en los nodos de la red visual superior y la red de control ejecutivo derecha (RECN) se incrementa. Los datos también muestran que la ingesta solo replicó el impacto del café en la DMN posterior, desvinculando así los efectos neuroquímicos de la cafeína de la experiencia.

Los científicos reclutaron a personas que bebían un mínimo de una taza de al día y les pidieron que se abstuvieran de comer o tomar bebidas con cafeína durante al menos tres horas antes del estudio.

Entrevistaron a los participantes para recopilar datos sociodemográficos y, a continuación, les realizaron dos breves exploraciones funcionales por resonancia magnética: una antes y otra 30 minutos después de tomar la bebida. Durante el procedimiento, se les pidió que se relajaran y dejaran vagar su mente.

Descubrieron que la conectividad de la red de modo por defecto disminuía tanto después de beberlo, lo que indica que consumir cafeína o café hacía que las personas estuvieran más preparadas para pasar del descanso al trabajo en las tareas.

Sin embargo, también aumentó la conectividad en la red visual superior y la red de control ejecutivo derecha, partes del cerebro que intervienen en la memoria de trabajo, el control cognitivo y el comportamiento dirigido a objetivos.

Esto no ocurría cuando los participantes tomaban cafeína. En otras palabras, si quieres sentirte no solo alerta, sino preparado para la acción, la cafeína por sí sola no basta: necesitas experimentar esa taza de café.

También existe la hipótesis de que los beneficios que aducen los consumidores podrían deberse al alivio de los síntomas de abstinencia, algo que este estudio no puso a prueba.