Είναι αξιοσημείωτο πως τόσο απλές χημικές ουσίες, όπως είναι αρκετές από τις ψυχοτρόπες ουσίες, μπορούν να προκαλέσουν τόσο έντονες και επαναλήψιμες ενέργειες σε πολύπλοκους οργανισμούς, όπως ο άνθρωπος. Μικρές ποσότητες από μερικές από αυτές τις ουσίες μπορούν να αλλάξουν τη διάθεση, την αντίληψη, τη σκέψη ή ακόμα και γενικούς κανόνες συμπεριφοράς μας που θεωρούμε ότι είναι μέρος του χαρακτήρα μας. Η έρευνα του εγκεφάλου έχει ανακαλύψει σε ένα μεγάλο μέρος πως λειτουργούν οι ουσίες στον ανθρώπινο εγκέφαλο και ποιες είναι οι συνέπειες της χρήσης και κατάχρησης τους.
Οι χημικές ουσίες που χρησιμοποιούν οι άνθρωποι διαφέρουν δομικά και έχουν διαφορετικές επιδράσεις στο χρήστη. Οι επιδράσεις αυτές, για κάποιες ουσίες, σχετίζονται επίσης, τόσο με τον τρόπο λήψης όσο και με ατομικά χαρακτηριστικά κάθε ατόμου, ενώ δεν είναι αμελητέα η επίδραση του περιβάλλοντος την ώρα της χρήσης. Τα δύο βασικά συστήματα, όμως, που σχετίζονται με τη χρήση ψυχοτρόπων ουσιών είναι αυτά που κυριαρχούν οι νευροδιαβιβαστές ντοπαμίνη και σεροτονίνη.
Μια βασική ομοιότητα των περισσοτέρων ουσιών είναι ότι επηρεάζουν το σύστημα ανταμοιβής του εγκεφάλου, είτε επηρεάζοντας άμεσα τη ντοπαμίνη, είτε μεταβάλλοντας τη δραστηριότητα άλλων νευροδιαβιβαστών που ασκούν μια τροποποιητική επίδραση στη μεσομεταιχμιακή ντοπαμινεργική οδό. Μια ουσία μπορεί να μιμείται ή να ενισχύει τη δράση ενός συγκεκριμένου νευροδιαβιβαστή, μπορεί όμως και να την αναστέλλει. Η οδός ανταμοιβής μαζί με ορισμένες ουσίες που έχουν εθιστική δράση. Όπως η ηρωίνη (μορφίνη) και η κοκαΐνη ενεργοποιούν την οδό ανταμοιβής στην VTA και τον επικλινή πυρήνα, έτσι και άλλες ουσίες, όπως η νικοτίνη και το αλκοόλ, προκαλούν ενεργοποίηση της ίδιας οδού, αν και ορισμένες φορές έμμεσα, όπως π.χ. στην περίπτωση του αλκοόλ, που την ενεργοποιούν μέσω δράσης στην ωχρά σφαίρα, η οποία συνδέεται ανατομικά με την οδό ανταμοιβής.
Βέβαια, η άποψη ότι ο εθισμός σε ουσίες είναι μια κατάσταση που προκαλείται από την αύξηση των επιπέδων ντοπαμίνης σε συγκεκριμένες εγκεφαλικές περιοχές, σε καμία περίπτωση δεν μπορεί να ερμηνεύσει από μόνη της μια τόσο πολύπλοκη και πολυδιάστατη συμπεριφορά. Τα τελευταία χρόνια η έρευνα έχει δείξει ότι ο εθισμός είναι και μια διαταραχή στη λήψη αποφάσεων με παράλληλη αδυναμία ελέγχου των παρορμήσεων. Σ’ αυτές τις λειτουργίες συμμετέχουν τμήματα του προμετωπιαίου φλοιού.