No exemplar de 22 de setembro/1995 darevista Science, pesquisadores do Columbia-Presbyterian Medical Center publicaram um artigo revelando o mecanismo de ação da nicotina no SNC.
Eles identificaram um novo receptor, chamado de receptor nicotínico, que se liga à nicotina. Este receptor, normalmente, liga-se à acetilcolina,mais prefere a nicotina, na presença desta.
Em baixas concentrações, a nicotina ativa o receptor, que causa a liberação do neurotransmissor glutamato, que é um transmissor excitatório muito importante no SNC.
Mark Heath, um dos autores do trabalho, resume a importância de sua pesquisa: "Cigarette smoking is one of the biggest health problems in the world. This study may help explain the role of nicotine in making cigarettes such a difficult habit to break."
Dois anos mais tarde, dois cientistas do National Institute of Environmental Health Sciences, em Washington D.C., descobriram que estes receptores, no hippocampus, estão associados aos processos de aprendizado e memória.
Os cientistas também elaboraram um mecanismo molecular que pode ajudar a explicar algumas patologias, como algumas formas de epilepsia, doenças de Alzheimer e Parkinson, dependência de nicotina e depressão. Seu trabalho foi publicado, em 1997, no Journal of Physiology.
As ações da nicotina se fazem fundamentalmente através do sistema nervoso autônomo. Ocorre uma resposta bifásica, em geral com estímulo colinérgico inicial, seguido de antagonismo dependendo das doses empregadas. Pequenas doses de nicotina agem nos gânglios do sistema nervoso autônomo, inicialmente como estímulo a neurotransmissão
e, subseqüentemente, como depressor. O uso de altas doses de nicotina tem rápido efeito estimulante seguido de efeito depressor duradouro..