Raziskave so pokazale, da lahko meditacija, praksa, za katero je znano, da pomaga sprostiti um in telo, spremeni vzorce možganskih valov ter spodbuja koncentracijo in spomin. Kofein iz kave, čaja ali sode se ponaša s podobnimi učinki, vendar ga običajno spremljajo drugi učinki na zdravje, ki jih meditacija ne občuti. Tako kofein kot meditacija imata kratkoročni in dolgoročni učinek na možgane, vendar raziskave kažejo, da je meditacija najboljša metoda za povečanje teh koristnih učinkov. Čeprav sta si na nek način podobna, imata kofein in meditacija razlike, predvsem glede vpliva na čustva in centralni živčni sistem.
Podobnosti med kofeinom in meditacijo se osredotočajo na njihove sposobnosti vplivanja na možganske valove ali na električno komunikacijo in gibanje po možganih. Kofein, ki prihaja iz živil, kot sta kava in čaj, lahko vpliva na aktivnost možganskih valov za spodbujanje budnosti in spomina. Vendar te prednosti le redko trajajo dolgo. Kofein to nalogo opravi tako, da pomaga možganom proizvesti več beta valov, ki so povezani s hitrim razmišljanjem in budnostjo. Zato simptomi odtegnitve kofeina pri odvisnikih od kave ali sode vključujejo utrujenost in počasen odziv, saj se možgani zanašajo na redni vir kofeina, ki jim zagotavlja električne gibe, ki jih potrebuje za začetek dneva.
Dve od glavnih razlik med kofeinom in meditacijo sta njihov učinek na živčni sistem in začetni učinki na prevodnost možganskih valov. Kofein stimulira simpatični sistem v možganih, ki je povezan s hitrim odzivom, razmišljanjem in gibanjem. Meditacija po drugi strani običajno stimulira parasimpatični sistem, ki je pomemben za prebavo in sprostitev ter sproščanje stresa. Čeprav se zdi, da tako kofein kot meditacija nudita koristi za zdravje, se zdi, da so koristi meditacije za pravilno delovanje možganskih valov čez dan bolj trajne kot kofein.
Meditacija lahko povzroči podobne učinke kot kofein na kemijo možganov, predvsem na proizvodnjo določenih možganskih valov in povečanje odzivnega časa ter spodbujanje boljšega spomina. Med meditacijo se možganski valovi upočasnijo, kar signalizira sprostitev in stimulira parasimpatični sistem. Študije so pokazale, da posamezniki, ki redno izvajajo meditacijo, redno dosegajo višje rezultate na testih in so ves dan bolj pozorni, tako kot uživalci kofeina. Ti učinki z meditacijo pa se lahko bolj jasno vidijo pri slikanju možganov in so daljši kot pri uporabi kofeina.