在上床睡觉前约 2小时的时候褪黑激素含量开始上升，在凌晨 2点到 4点达到最高值，然后再次下降。加州斯坦福大学斯坦福睡眠流行病学研究中心的 Maurice Ohayon说：“控制我们睡眠的是神经激素，它告诉我们的身体什么时候睡觉，什么时候醒来。”而以色列的研究人员们发现含咖啡因的咖啡使这种睡眼荷尔蒙浓度降至一半。

LotanShilo和Tel Aviv大学“Sapir医学中心”的一组人员，在给六位志愿者做试验时发现，他们在饮了咖啡因的咖啡后比饮了脱咖啡因的咖啡后睡眼质量要差。平均来说，在喝了含咖啡因的咖啡后每晚睡眠时间336分钟，而喝了脱咖啡因的咖啡后则睡415分钟。同时他们得花半个小时入睡，是通常情况的两倍，另外，他们在床上辗转次数也要长一倍。

在实验的第二阶段，研究人员每三个小时便叫醒一次志愿者，并叫他们提供尿样。 Shilo检验了他们褪黑激素分解产物的浓度，结果显示，咖啡因摄入者体内的褪黑激素是非咖啡因摄入人者的一半。在《睡眼医学》刊物上发表的文章中,研究人员暗示说，褪黑激素的生成由酶促成，而咖啡因阻止了酶的生成。

因为要花许多小时的时间才能将身体中的咖啡因除去， Ohayon建议咖啡爱好者应在午后换喝脱咖啡因的咖啡。