Les stimulants agissent au niveau des synapses de certaines régions cérébrales.

Ils empêchent la dégradation de certains neurotransmetteurs comme la dopamine (dans une région du cerveau responsable de la motricité : les corps striés), la sérotonine (dans le tronc cérébral et le raphé) ou la noradrénaline ( produit par les nerfs sympathiques) par la membrane présynaptique (voir la première partie). Ainsi elle modifie l’action de ces neurotransmetteurs en l’agrandissant. Les effets physiologiques sont directement liés à cette altération de la neurotransmission. En effet l’excès de dopamine crée l’euphorie, celui de sérotonine crée le sentiment de confiance tandis que celui de noradrénaline provoque la montée d’énergie.

Penchons nous sur l’action de la cocaïne sur la dopamine (les deux étant à peu près similaires).

La cocaïne bloque la recapture de ces neurotransmetteurs par la membrane pré synaptique (voir la première partie). En effet les transporteurs à dopamine (voir schéma) ont pour rôle de limiter le nombre donc l’action de ce neurotransmetteur en les recaptant. La cocaïne n’a donc qu’a se fixer sur ces transporteurs ce qui empêche la régulation du nombre de dopamines amplifiant ainsi son action sur la membrane post synaptique.

Dans le cas des neurones à noradrénaline du locus coeruleus, ils projettent leurs axones sur toutes les principales structures télencéphaliques (partie de l'encéphale qui constitue les hémisphères cérébraux) et diencéphaliques (substance grise, le cortex, située a la base du cerveau de chaque coté du troisième ventricule). Ceci explique la puissance de l’action de la cocaïne.

Ainsi le cerveau va s’habituer à cette sensation de plaisir, les synapses vont s’accoutumer à ce taux excessivement élever de certains neurotransmetteurs dans la fente pré synaptique et l’individu consommant régulièrement de la cocaïne va subir en cas de sevrage, de parfois graves crises de manques.