Según declaró Green en su programa de YouTube 'SciShow', los dolores de cabeza están íntimamente ligados a los cambios que produce el café en nuestro cerebro. Así, la cafeína interfiere en el funcionamiento de la molécula adenosina, encargada de la regulación de los neurotransmisores ubicados en nuestro cerebro. Además, influye en nuestros niveles de energía.
Debido a que las moléculas de la cafeína son similares a las de la adenosina, son capaces de bloquear algunas de las principales funciones de este nucleósido. Sin embargo, pese a que ya no tenemos sueño al tomar una taza de café, la estimulación de los neurotransmisores cerebrales continúa, y esta es la razón por la que nos sentimos tan activos al tomar un café.
Además de esto, la falta de cafeína cambia los niveles del flujo sanguíneo y la actividad eléctrica, lo que conduce a un cambio fundamental de la química cerebral.
No obstante, algunos científicos llegaron a la conclusión de que se trata de un fenómeno psicológico —denominado 'espera'—, y no bioquímico. Así, según un resumen de la revista especializada Psychopharmacology publicado en 2004, que contiene los datos de más de 50 artículos especializados, en algunos casos la falta de cafeína está asociada inconscientemente con síntomas como dolores de cabeza o fatiga.
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