Nikotiin on looduslikult esinev keemiline aine, mida leidub tubakataimede lehtedes. Paljud inimesed suitsetavad või närivad selle aine allaneelamiseks tubakatooteid. Nikotiinil on ajule mitu mõju, sealhulgas teadlikkuse, naudingu ja mälu keskusi stimuleerivate neurotransmitterite vabanemise suurenemine. Mõned kasutajad muutuvad nendest mõjudest aja jooksul füüsiliselt ja psühholoogiliselt sõltuvusse ning neil tekivad ärajätunähud, kui nad loobuvad tubakatarbimisest. On tehtud uuringuid, et näha, kas nikotiin võib aidata Alzheimeri tõve või Tourette’i sündroomi all kannatavaid patsiente.
Sajandeid on inimesed suitsetanud ja närinud tubakataime lehti, et saada nikotiini meeldivat mõju ajule ja kehale. Nikotiin on kiire toimega stimulant ja suudab ületada hematoentsefaalbarjääri vähem kui minut pärast suitsetamist. Kui see keemiline ühend on ajus, seondub see atsetüülkoliini retseptoritega ja soodustab mitmete neurotransmitterite vabanemist. Ta saab seda teha, kuna nikotiin on oma kuju poolest sarnane keha atsetüülkoliini molekulidega.
Nende neurotransmitterite vabanemine on nikotiini üks olulisemaid mõjusid ajule, sest need molekulid aitavad reguleerida paljusid keha funktsioone. Vabanenud neurotransmitterid stimuleerivad aju kolinergilisi piirkondi ning aitavad parandada tähelepanuvõimet ja reaktsiooniaega. Kui inimene muutub nikotiinist sõltuvaks, võib tal olla raske keskenduda või keskenduda konkreetsele ülesandele, kui ta on mõnda aega ilma aineta. Tubakas laguneb inimkehas kiiresti, nii et sõltlastel võib tekkida vajadus suitsetada või tubakast regulaarselt närida, et säilitada nikotiini soovitud mõju ajule.
Dopamiin on teine neurotransmitter, mis vabaneb pärast nikotiiniühendi imendumist. Arvatakse, et see neurotransmitter mõjutab aju tasustamiskeskuste naudingupiirkondi. Nende piirkondade stimuleerimine muudab inimese lõdvestunud ja rahulolevamaks ning võib aidata mõnel inimesel näljatunnet maha suruda. Need mõjud võivad selgitada, miks inimesed kohtlevad nikotiini oma tööpäeva jooksul tasuna. See võib selgitada ka seda, miks mõned inimesed võtavad pärast suitsetamisest loobumist kaalus juurde, kuna nikotiin pärsib nende nälga.
Kuigi tubaka tarvitamisel võib olla olulisi puudusi, usuvad mõned teadlased, et nikotiini mõju ajule saab kasutada teatud seisundite ravimiseks. Esimesed Alzheimeri tõve poolt kahjustatud neuronid on samad, mida nikotiin stimuleerib, nii et mõned on väitnud, et nikotiini kasutamine võib aidata haiguse progresseerumist aeglustada. Nikotiiniplaastreid antakse mõnikord ka Tourette’i sündroomi põdevatele patsientidele, et aidata kontrollida nende füüsilist käitumist.