**الخلفية** ثبت أن الكافيين يعزز أداء التمارين الرياضية والقدرة البدنية. ولا تزال الآليات الدقيقة غير واضحة، ولكن يُعتقد أنها ترتبط بمناهضة مستقبلات الأدينوزين، مما يؤدي إلى زيادة الدفع الحركي المركزي، وانخفاض إدراك الجهد المبذول، وتعديل العمليات المحيطية مثل تحسين معالجة الكالسيوم وتنظيم البوتاسيوم خارج الخلايا. تمثلت أهدافنا في دراسة كيفية تأثير الكافيين على (1) حركية الفوسفوكرياتين (PCr) والأس الهيدروجيني (pH) في العضلات الباسطة للركبة أثناء مجموعات متكررة من تمرين بسط الركبة لساق واحدة حتى الفشل في أداء المهمة، و(2) تعديل التفاعل المتبادل بين العمليات العصبية المركزية والمحيطية. وافترضنا أن الزيادة في القدرة على ممارسة التمارين الناتجة عن الكافيين أثناء المجموعات المتكررة ستحدث على الرغم من الاضطراب الأكبر في البيئة العضلية الداخلية، وذلك نتيجة لتعزيز المخرجات الاستثارية المحيطية والقشرية النخاعية، والدفع الحركي المركزي، وقابلية العضلة للتقلص. **الطرق** أجرى تسعة رجال شباب أصحاء ونشطون خمس مجموعات من تمرين بسط الركبة لساق واحدة بشدة عالية حتى الفشل في أداء المهمة في أربع مناسبات منفصلة: في زيارتين (6 ملغ·كغم⁻¹ من الكافيين مقابل الدواء الوهمي)، أُجريت فحوصات التحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي للفوسفور-31 (31P-MRS) للعضلة رباعية الرؤوس لتحديد حركية الفوسفوكرياتين والأس الهيدروجيني كميًا، وفي الزيارتين الأخريين (6 ملغ·كغم⁻¹ من الكافيين مقابل الدواء الوهمي)، طُبِّق التحفيز الكهربائي للعصب الفخذي والتحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة للمنطقة الحركية القشرية للعضلة رباعية الرؤوس قبل التمرين وبعده. **النتائج** كان إجمالي وقت التمرين أطول بنسبة 17.9 ± 6.0% في تجربة الكافيين (1,225 ± 86 ثانية) مقارنة بتجربة الدواء الوهمي (1,049 ± 73 ثانية، p = 0.016)، وكان تركيز الفوسفوكرياتين العضلي والأس الهيدروجيني (p < 0.05) أقل بشكل ملحوظ في المجموعات الأخيرة من التمرين بعد تناول الكافيين. وكان التنشيط الإرادي (VA) (المحيطي، p = 0.007؛ ولكن ليس فوق النخاعي، p = 0.074)، وسعة الجهد الحركي المستثار (MEP) (p = 0.007)، وقابلية التقلص (زمن الانقباض، p = 0.009؛ ومعدل الارتخاء، p = 0.003) أعلى بشكل ملحوظ بعد تناول الكافيين، ولكن عند الفشل في أداء المهمة لم تختلف سعة الجهد الحركي المستثار والتنشيط الإرادي عن الدواء الوهمي. وقد حال الكافيين دون الانخفاض في سعة موجة M الذي طرأ عند الفشل في أداء المهمة (p = 0.039). **الاستنتاج** أدى تناول مكملات الكافيين إلى تحسين تحمل التمارين عالية الشدة على الرغم من الزيادة في استنفاد الفوسفوكرياتين في العضلات الباسطة للركبة وتراكم أيونات الهيدروجين (+H) في نهاية التمرين. وقد تضاءلت الزيادات التي سببها الكافيين في الدفع الحركي المركزي والاستثارية القشرية النخاعية عند الفشل في أداء المهمة؛ وربما يعود ذلك إلى التغذية الراجعة الواردة الناجمة عن الاضطراب الأكبر في البيئة العضلية الداخلية، مما أدى إلى مدخلات تثبيطية أقوى للخلايا العصبية الحركية النخاعية وفوق النخاعية. ومع ذلك، لا بد من إثبات العلاقة السببية عبر إجراء المزيد من التجارب.