Tutkimukset ovat osoittaneet, että meditaatio, joka tunnetusti auttaa rentouttamaan mieltä ja kehoa, voi muuttaa aivojen aaltokuvioita ja edistää keskittymistä ja muistia. Kahvista, teestä tai soodasta peräisin olevalla kofeiinilla on samankaltaisia vaikutuksia, mutta siihen liittyy yleensä muita terveysvaikutuksia, joita ei ole meditaatiossa. Sekä kofeiinilla että meditaatiolla on lyhytaikainen ja pitkäaikainen vaikutus aivoihin, mutta tutkimukset viittaavat siihen, että meditaatio on paras tapa lisätä näitä hyödyllisiä vaikutuksia. Vaikka kofeiinilla ja meditaatiolla on tietyllä tavalla samankaltaisuuksia, niillä on eroja lähinnä niiden vaikutusten osalta tunteisiin ja keskushermostoon.
Kofeiinin ja meditaation väliset yhtäläisyydet keskittyvät heidän kykyynsä vaikuttaa aivojen aaltoihin tai sähköiseen viestintään ja liikkeeseen koko aivoissa. Kofeiini, joka tulee elintarvikkeista, kuten kahvista ja teestä, voi vaikuttaa aivojen aaltoaktiviteettiin edistääkseen valppautta ja muistin muistamista. Nämä edut ovat kuitenkin harvoin pitkäikäisiä. Kofeiini suorittaa tämän tehtävän auttamalla aivoja tuottamaan enemmän beeta -aaltoja, jotka liittyvät nopeaan ajatteluun ja heräämiseen. Tästä syystä kahvin tai soodan väärinkäyttäjien kofeiinin vieroitusoireita ovat väsymys ja hidas vaste, koska aivot luottavat säännölliseen kofeiinilähteeseen toimittaakseen sille sähköiset liikkeet, joita se tarvitsee aloittaakseen päivän.
Kaksi tärkeintä eroa kofeiinin ja meditaation välillä ovat niiden vaikutukset hermostoon ja alkuvaiheet aivojen aaltojen johtumiseen. Kofeiini stimuloi aivojen sympaattista järjestelmää, johon liittyy nopea vaste, ajattelu ja liike. Meditaatio puolestaan stimuloi normaalisti parasympaattista järjestelmää, joka on tärkeä ruoansulatuksen ja rentoutumisen sekä stressin vapautumisen kannalta. Vaikka sekä kofeiini että meditaatio näyttävät tarjoavan terveyshyötyjä, meditaation hyödyt aivojen oikeasta toiminnasta koko päivän ajan näyttävät olevan pysyvämpiä kuin kofeiini.
Meditaatiolla voi olla samanlaisia vaikutuksia kuin kofeiinilla aivokemiaan, lähinnä tiettyjen aivoaaltojen tuottamiseen ja vasteajan pidentämiseen ja muistin parantamiseen. Meditaation aikana aivoaallot hidastuvat, mikä ilmaisee rentoutumista ja stimuloi parasympaattista järjestelmää. Tutkimukset ovat osoittaneet, että ihmiset, jotka harjoittavat meditaatiota säännöllisesti, saavat parempia tuloksia testeissä ja ovat valppaampia koko päivän, aivan kuten kofeiinin käyttäjillä. Nämä meditaation vaikutukset voidaan kuitenkin nähdä selkeämmin aivotutkimuksissa ja ne kestävät pidempään kuin kofeiinin käytön yhteydessä.