มีหลายทฤษฎีที่เสนอการเชื่อมต่อระหว่างคาเฟอีนและความทรงจำ มันได้รับการพิสูจน์แล้วว่าคาเฟอีนมีผลต่อความจำระยะสั้นเนื่องจากมีการเพิ่มความเข้มข้นของสารชั่วคราว จากการศึกษาในสัตว์ทดลองเบื้องต้นพบว่าการบริโภคคาเฟอีนเป็นประจำอาจส่งผลในระยะยาวต่อความจำของผู้ที่เป็นโรคอัลไซเมอร์
คาเฟอีนมีผลโดยตรงต่อการทำงานของสมอง มันช่วยกระตุ้นพื้นที่สมองที่ครอบคลุมหน่วยความจำระยะสั้นและความสนใจ คาเฟอีนเป็นสาเหตุให้หลอดเลือดในสมองหดตัวและเพิ่มการเผาผลาญ สิ่งนี้จะส่งพลังงานไปยังสมองแม้ว่ามันจะช่วยลดปริมาณออกซิเจนที่เดินทางไปยังหัวใจ มันจะเพิ่มการทำงานของสมองในกลีบสมองส่วนหน้า, ตำแหน่งของหน่วยความจำและส่วนหน้าส่วนหน้าที่รับผิดชอบ
การเชื่อมต่อที่ได้รับการยอมรับมากที่สุดระหว่างคาเฟอีนและหน่วยความจำคือการเพิ่มชั่วคราวที่ให้กับหน่วยความจำระยะสั้น เซลล์ประสาทในสมองทำงานได้เร็วขึ้นเมื่อได้รับผลกระทบจากคาเฟอีนทำให้เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ที่นำไปสู่การเตรียมพร้อมทางจิต การเพิ่มขึ้นของคาเฟอีนกระตุ้นช่วยให้ความเข้มข้นที่ดีขึ้นและดังนั้นการเรียกคืนข้อมูลที่ดีขึ้น
การเชื่อมต่อที่เป็นประโยชน์ระหว่างคาเฟอีนและหน่วยความจำใช้เวลาประมาณสามถึงห้าชั่วโมง ผลกระทบของข้อมูลจำนวนมากที่เก็บไว้ในช่วงเวลานั้นอาจมีผลระยะยาว นอกเหนือจากการเพิ่มความรู้สึกแล้วคาเฟอีนยังช่วยให้ผู้คนได้คะแนนสูงขึ้นในการทดสอบและเพื่อการตัดสินใจที่ดีขึ้นในสถานการณ์ที่ตึงเครียดเนื่องจากการรักษารายละเอียดที่สำคัญ
คาเฟอีนยังช่วยเพิ่มโดปามีนซึ่งเป็นสารเคมีที่เชื่อมโยงกับความรู้สึกเป็นอยู่ที่ดี สภาวะเชิงบวกของจิตใจช่วยลดความเครียดและช่วยให้ร่างกายผ่อนคลายจึงช่วยปรับปรุงการทำงานโดยรวมของอวัยวะต่าง ๆ เช่นสมอง ผลกระทบนี้จะลึกซึ้งที่สุดสำหรับผู้ใช้คาเฟอีนที่มีน้ำหนักเบา
การศึกษาสัตว์หลายอย่างเกี่ยวกับการเชื่อมต่อระหว่างคาเฟอีนกับความทรงจำในผู้ป่วยอัลไซเมอร์ การศึกษาเหล่านี้เปิดเผยว่าการบริโภคคาเฟอีนเป็นประจำในช่วงระยะเวลานานอาจช่วยป้องกันการเสื่อมของระบบประสาท พวกเขาเสนอว่าคาเฟอีนอาจมีผลในการป้องกันการเสื่อมของหน่วยความจำ
ในการศึกษาเหล่านี้ความสัมพันธ์ระหว่างคาเฟอีนและความทรงจำคือการรักษามากกว่าการเพิ่มการทำงานของสมอง ประโยชน์ของหน่วยความจำที่พบในการศึกษาเหล่านี้เชื่อมโยงกับคาเฟอีนในระดับปานกลางและปกติใช้เทียบเท่ากับการบริโภคสี่มื้อต่อวันสำหรับมนุษย์ การบริโภคคาเฟอีนป้องกันผลของเซลล์ประสาทหนาโคเลสเตอรอลและการเกิดพาร์คินสันและอัลไซเมอร์ในสัตว์ทดลอง
