Kurz gesagt wirken sie antagonistisch an Adenosinrezeptoren die eine hemmende / regulierende Wirkung auf das Neuron haben.
Koffein bindet also an jenem Rezeptor, sodass Adenosin nicht mehr binden kann. Koffein hingegen besetzt den Rezeptor zwar sorgt an ihm jedoch für keine direkte Wirkung.

..ich hoffe das war einigermaßen nachvollziehbar!