Závislosť od kokaínu nie je len zlyhaním vôle, ale výsledkom trvalých biologických zmien v mozgu. Vedci z Michiganskej štátnej univerzity zistili, že opakované užívanie kokaínu prepája komunikáciu medzi mozgovým systémom odmeňovania a hipokampom, oblasťou zodpovednou za pamäť. Proteín nazývaný DeltaFosB sa hromadí s pokračujúcim užívaním drog. Tento proteín pôsobí ako genetický prepínač, ktorý mení fungovanie neurónov. DeltaFosB posilňuje túžbu mozgu hľadať kokaín a zvyšuje citlivosť na jeho odmeňujúce a pohybové účinky. Chronická expozícia kokaínu vedie k jeho trvalému nahromadeniu v nucleus accumbens, čo podporuje pretrvávajúcu neuroplasticitu a správanie spojené so závislosťou.