尼古丁的成癮機制一直是煙草爭論的焦點，如果尼古丁是高度成癮性的物質，那麽吸煙一定與吸毒具有相同的本質特征，科學技術的發展，尤其是放射生物學的發展，揭示出尼古丁對中樞、外周神經的高度親和力，由此，香煙成癮的本質才逐漸為世人所知。
大腦中尼古丁受體根據親和力分為三種：極高親和力、高親和力和低親和力。這些受體與外周在神經節與骨骼肌的受體不一樣。透過采用同位素標記的尼古丁，研究者對實驗鼠大腦的尼古丁受體進行了研究，發現標記尼古丁集中在大腦的腳間核和內側韁核。
對大腦代謝的研究，也發現了尼古丁起作用的關鍵性受體。研究者發現，尼古丁刺激腦葡萄糖利用率(LCGU)增加139%，控制在內側韁核和50%-100%丘和前腹側丘腦和腳間核的葡萄糖代謝。其他區域沒有顯著性的改變。這些效果能夠被尼古丁受體的阻斷劑所阻斷。
受體顯示出葡萄糖利用率的提升，這樣的受體才是具有功能性的尼古丁受體。當尼古丁的結合增加了葡萄糖的利用，這些區域就可能是尼古丁發揮作用的地方。
皮下註射尼古丁刺激大腦某些區域的葡萄糖利用率提升，這些區域包括視覺邊緣和運動系統，皮下註射尼古丁引起的應對區域集中在內側韁核。顯著性的增加腦葡萄糖利用率(LCGU)的區域有，丘腦前腹側核、腳間核和上丘腦，中等程度增加腦葡萄糖利用率(LCGU)的區域有，大腦的皮層、丘腦核、外側膝狀體，和腹側被蓋區，無顯著性增加腦葡萄糖利用率(LCGU)的區域有，額頂葉皮層外側韁核，或中央灰質。
科學家透過科學的方法證明了尼古丁不僅作用於外周神經系統，同時也作用於中樞神經系統，是香煙成癮的根本原因，也是各國采取措施控煙的理論與科學的依據。
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