تم قياس نشاط الدماغ باستخدام مخطط كهربية الدماغ (EEG)، الذي أظهر أن الكافيين أدى إلى تقليل عمق النوم وتأثير واضح في المرحلة غير الريمية، وهي المسؤولة عن الراحة الجسدية واستعادة الطاقة. كما لاحظ الباحثون أن إشارات الدماغ بدت أكثر تسطحًا، ما يشير إلى بقاء الدماغ في حالة يقظة نسبية طوال الليل.
أظهرت النتائج أيضًا أن الفئة العمرية من 20 إلى 27 عامًا كانت أكثر تأثرًا بالكافيين في مرحلة نوم حركة العين السريعة (REM)، ويُعتقد أن هذا يرتبط بتغير مستقبلات الأدينوزين مع التقدم في السن. ورغم أن الدراسة لم تشمل مرضى بأمراض عصبية، فإن نتائجها تسلط الضوء على أهمية تجنب الكافيين في ساعات ما بعد الظهر للحفاظ على جودة النوم ووظائف الدماغ التجديدية.