許多研究表明吸菸可導致腦體積改變，然而吸菸時間長短對腦內灰質和白質體積改變的影響尚未明確。
近期中日友好醫院菸草病學與戒菸中心肖丹教授的一項國家自然科學基金研究課題「吸菸者戒斷的腦結構和功能影像學研究」有了進一步進展，其團隊成員彭朋博士的研究發現，與不吸菸者相比，青中年男性吸菸者腦灰質和白質體積更小，其中部分腦結構區域大小與煙齡長短呈負相關。該研究成果 2015 年 9 月在線發表在英國 Clin Respir J 上。
研究團隊使用了 3T MRI 掃描儀，採用了基於體素的形態學分析方法（DARTEL-based voxel-based morphometry study），對 53 位長期吸菸的男性（30.72±4.19 歲）及 53 名不吸菸的健康男性（30.83±5.18 歲）進行檢測。同時研究團隊根據吸菸史將吸菸者分為輕度吸菸者及重度吸菸者。通過對比吸菸者和不吸菸者的腦體積的不同，並將吸菸史作為協變量，進行協方差分析。
結果顯示相較不吸菸者，輕度吸菸者和重度吸菸者腦部灰質和白質都出現了體積變小，重度吸菸者變化更加明顯。輕度吸菸者和重度吸菸者腦部變小區域主要出現在：灰質中的顳上回、腦島、枕中回、後扣帶回、楔前葉，以及白質中的後扣帶回、丘腦、中腦。此外，協方差分析發現吸菸時間更長者腦部白質和灰質體積改變程度更明顯。
圖 1 26 名輕度吸菸者（紅色）和 27 名重度吸菸者（黃色）的灰質體積比不吸菸者縮小的腦區 橙色區域為重疊的萎縮腦區。第一排顯示的是 4 個軸向切面，第二排為 3 個矢狀切面。
圖 2 26 名輕度吸菸者（紅色）和 27 名重度吸菸者（黃色）腦部白質體祝比不吸菸著縮小的腦區 橙色區域為重疊萎縮腦區。第一行顯示的是 1 個軸向切面和 3 個冠狀切面，第二排為 3 個矢狀切面。
圖 3 53 位吸菸者和 53 位不吸菸者檢測的結果顯示灰質體積大小與吸菸量成反比的腦區。左測第一排為 3 個軸向切面，第二排為 2 個矢狀切面和 1 個冠狀切面；右測為相應的 3D 圖片。
圖 4 53 位吸菸者和 53 位不吸菸者的檢測結果顯示，白質體積大小與吸菸量成反比的腦區。左測第一排為 2 個軸向切面，第二排為 1 個矢狀切面和 1 個冠狀切面；右側為相應的 3D 圖片。 此研究證實了吸菸者的某些腦部區域包括獎賞通路，例如腦島、額葉、扣帶回、丘腦以及豆狀核，及其他腦部區域例如枕葉、顳上回，較非吸菸者可能存在體積上的改變。這些部位的部分區域和大腦的其他部分，例如頂上小葉，其白質和灰質的體積大小與吸菸時間長短成負相關。
這些改變可能是由於吸菸直接導致了獎賞通路結構的損傷，並進一步削弱了對吸菸的控制。有些改變也可能是由於吸菸的其他病理生理學作用所導致，例如尼古丁對血管收縮作用。
肖丹教授指出，研究未檢測到吸菸者與非吸菸者相比有腦部體積增大的部分。研究檢測出來的這些大腦區域的改變或許可以有助於我們對吸菸者菸草依賴行為、認知等異常表現的理解。
肖丹教授強調說，該研究表明長期吸菸者可發生大腦結構和功能的改變，中青年吸菸者的菸草依賴行為若未受到重視，會出現記憶力減退、認知障礙、菸草依賴加深等表現。臨床醫生應重視吸菸者的菸草依賴臨床診斷，並給予針對性的指導和診療，或推薦到戒菸門診進行規範化治療。
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