Tupakan tupakoinnilla on voimakkaita vaikutuksia keskushermostoon. Savukkeet toimivat keskushermostoa stimulanttina vaikuttaen välittäjäaineisiin serotoniiniin, dopamiiniin, norepinefriiniin, asetyylikoliiniin, GABA: hon ja muihin. Tärkein ainesosa tupakansavussa on nikotiini, komponentti, joka aiheuttaa riippuvuutta. Kaupallisessa tupakassa on myös yli 600 dokumentoitua tupakka-lisäainetta, ja näillä 100 on todettu olevan farmakologisia vaikutuksia kehossa, erityisesti keskushermostoon.
levottomuus
Savukkeiden tupakointi vaikuttaa ahdistuneisuuteen ja hyvinvointiin liittyviin välittäjäaineisiin. Tupakoitsijoilla on huomattavasti korkeampi kliininen ahdistus verrattuna tupakoimattomiin. Tämä voidaan selittää tupakan vaikutuksella GABA: hon, välittäjäaineeseen, joka on vastuussa hyvinvoinnin tilasta ja ahdistuksen puutteesta. Syyskuun 2007 lehden "BMC Neuroscience" -numerossa tohtori Tamaki Hayase totesi, että nikotiini lisäsi merkittävästi ahdistuneisuuteen liittyvää käyttäytymistä ja oireita jopa 2 tuntia viimeisen altistuksen jälkeen. Lisäksi tohtori Janet Audrain ja hänen työtoverinsa julkaisivat kesäkuun 2007 "Journal of Applied Biobehavioral Research" -lehdessä, että ahdistus korreloi merkittävästi nikotiinin saannin kanssa. Suurimmat tupakointiin liittyvän ahdistuksen tekijät olivat riippuvuusaste, kun ihmiset tupakoivat huonon päivän takia, tupakoivat herätäkseen ja tupakoitsijat, joilla oli alhainen itsetunto.
Masennus
Tupakointi liittyy myös vahvasti masennukseen. Nikotiinilla ja muilla tupakan lisäaineilla on suora negatiivinen vaikutus dopamiiniin ja serotoniiniin, kahteen välittäjäaineeseen, jotka liittyvät masennukseen ja mielenterveyteen. Jotkut tupakoitsijat voivat käyttää savukkeita tunteakseen olonsa paremmaksi, kun taas nikotiinin vieroitus voi itsessään aiheuttaa masennuksen. Toukokuun 2008 numerossa "Nikotiini- ja tupakka-alan tutkimus" tohtori Michael Lyons ja hänen toimistonsa totesivat, että suuri masennus liittyi merkittävästi nykyiseen päivittäiseen tupakointiin ja nikotiinin lopettamiseen. Jotkut oheisista masennusoireista olivat hermostuneisuus, levottomuus ja keskittymisvaikeudet.
Kognitio
Savukkeiden tupakoinnilla voi olla myös vakava kielteinen vaikutus kognitiivisiin kykyihin, etenkin pitkäaikaisten tupakoitsijoiden kohdalla. Nikotiini vaikuttaa suoraan välittäjiin, jotka liittyvät oppimiseen, muistiin ja kognitioon. Satojen savukeaineiden lisäaineilla on myös kielteinen vaikutus kognitioon. Pitkäaikaisilla tupakoitsijoilla on erityinen riski dementian kehittymiselle vanhetessaan. Toukokuussa 2007 julkaistussa "Neuropsychology Review" -numerossa tohtori Gary Swan ja hänen kumppaninsa havaitsivat, että tupakointi liittyi merkittävästi aivojen aineen rappeutumiseen ja solukuolemaan, kognitiiviseen laskuun toistuvien toimenpiteiden vuoksi ja dementiaan. Raportissa he havaitsivat myös, että tupakoivilla äideillä on suurempi riski hermokehitysvajeille.
