Jedna, mała dawka kokainy powoduje zakłócenie pracy mózgu przez tydzień i może spowodować, że biorący popadnie w nałóg. Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Francisco stwierdzili, że narkotyk ten uruchamia procesy przebiegające na poziomie cząsteczek, które mają istotne znaczenie z punktu widzenia sprawnego funkcjonowania pamięci i stanowią punkt wyjścia do popadnięcia w nałóg.
W trakcie eksperymentu badano wycinki mózgu myszy, którym podawano kokainę. Badano tę część kory mózgowej, która kieruje reakcjami emocjonalnymi. Zawiera ona znaczne ilości dopaminy, która jest rodzajem przekaźnika w układzie nerwowym, kojarzonym z poczuciem przyjemności. Substancja ta w warunkach normalnych powstaje w mózgu w bardzo niewielkich ilościach i uważana jest za rodzaj biochemicznej nagrody dla komórek mózgowych. Stwierdzono także, że kokaina powoduje szybkie uzależnienie się, ponieważ zmienia układ neuronów w mózgu, a właściwie drogę przekazywanych przez nie bodźców lub sygnałów.
Po zażyciu tego narkotyku dochodzi bowiem do trwających nawet tydzień po doznaniu poczucia ekstazy zaburzeń w funkcjonowaniu receptora (zakończenia włókna nerwowego) o nazwie AMPA.
Kokaina niejako wypełnia te kanały informacyjne istniejące dzięki neuronom, które normalnie są zarezerwowane dla umiejętności zapamiętywania i uczenia się. Badania ukazały także mechanizm ponownego popadania w nałóg w przypadku osób, które poddały się kuracji odwykowej.