药物成瘾的行为基础主要是强化效应，目前的研究认为，强迫性觅药行为的起始阶段主要是药物的正性强化效应起作用，也是形成精神依赖的基础。而依赖形成后，起主要作用的是负性强化效应，由戒断引发的不适使用药者维持觅药行为。K粉导致的正性强化效应包括浮漂感和分离感、产生幻觉、认知增加及欣快感等。负性强化效应包括运动失调、言语含糊、精神错乱、视物模糊、负性幻觉、社交能力下降、焦虑、恶心、失眠、性欲下降等。K粉的致幻作用是导致其滥用的原始因素。
药物成瘾的解剖基础是中脑边缘多巴胺(DA)系统的奖赏通路，它源于中脑腹侧背盖区(VTA)，主要投射至前脑伏隔核(NAc)。K粉同大多数成瘾性药物一样激活脑内奖赏系统，使中脑边缘系统DA浓度增加从而产生欣快感，使精神活动增强。DA介导的欣快感又能加强成瘾药物兴奋性，使人产生再次使用的欲望，最终导致成瘾。
Masuzawa等的研究表明，K粉可增加伏隔核区DA释放，这可能是K粉致幻作用和导致成瘾的重要原因。动物实验表明，长期使用K粉可导致外侧前额皮层的D1受体活性增高。D2受体也参与了药物滥用的行为反应，它与药物奖赏效应密切相关。还有动物实验表明，K粉可使海马和纹状体的D2受体增加。有文献报道，低剂量的K粉可减少纹状体中D2受体与雷氯必利的结合，间接提示DA释放的增加。另外，长期注射NMDA受体拮抗剂所产生的毒性作用容易损伤在工作记忆和执行能力中起作用的前额叶DA系统，而K粉作为一种NMDA受体拮抗剂，其长期滥用会影响前额叶DA系统的递质传递。同时，K粉能够降低GABA抑制性神经元的活性，其麻醉作用与增强GABA抑制性神经元在中枢神经系统中的作用有关。GABA神经元活性降低，从而降低GABA对谷氨酸神经元的正常抑制作用，引起谷氨酸能神经元的脱抑制，最终导致与奖赏相关区域细胞外DA水平升高。
NMDA受体是一种具有多个作用位点的配体门控离子通道，与感觉向脊髓、丘脑、皮层和边缘系统的传导相关，K粉能阻滞或干扰这些感觉向高级神经中枢的传导。K粉作为一种非竞争性的NMDA受体拮抗剂，可抑制NMDA受体活性。由于谷氨酸和NMDA受体在药物依赖的形成和发展过程中起着重要作用，且NMDA受体能介导多种成瘾性药物的奖赏效应，因此，K粉的成瘾性与阻断NMDA受体息息相关。K粉与处于活化状态的NMDA受体的苯环己哌啶位点结合，非竞争性抑制谷氨酸对NMDA受体的激活。目前认为，K粉可从两方面拮抗NMDA受体的作用:一是与开放的通道结合，降低平均开放时间;二是通过变构效应减少通道开放的频率。
NMDA受体拮抗剂在动物体内能够产生神经毒性，主要包括神经元空泡样变性、神经元退行性变以及区域性脑细胞死亡等。在大脑的后扣带回和胼胝体亚带区域，NMDA受体可调节兴奋性冲动向抑制性中间神经元的传导，NMDA受体拮抗剂则可能减少这种调节作用。如果这种去抑制达到一定水平，兴奋性毒性作用的敏感性就会得到增强。目前认为，K粉拮抗NMDA受体产生的神经毒性与其成瘾性相关。临床观察发现，使用K粉的病人可以产生类似精神分裂症的症状，并且K粉可加重精神分裂病人的症状。上述研究提示，K粉所产生的神经毒性和精神分裂症的病因学有一定关联。K粉很有可能损伤了后扣带回和胼胝体亚带神经元，导致神经元的病理性损害，继而引发毒性反应。这可能是临床上使用K粉后，部分病人产生拟精神分裂症症状的原因，也可能是K粉致幻和成瘾发生的病理学基础。除了DA受体、NMDA受体与GABA受体，阿片受体也可能参与了K粉的成瘾。K粉对阿片受体的亲和力与NMDA受体相比较低。其与阿片受体的相互作用很复杂，它既是一种μ受体拮抗剂，又是κ受体的激动剂，K粉的致幻作用可能与κ阿片受体的作用有关，因为κ受体的激动剂能引起相应的效果。
关于K粉的戒断症状目前没有明确的统计数据。有研究者认为，K粉戒断后并不表现出明显的戒断症状。研究表明，对药物的渴求是频繁用药者戒断失败的主要原因。Morgan等研究显示，30个频繁用药者中28人试图戒除毒瘾但最终失败。这些人一致认为，对药物的渴求是戒断失败的主要原因。该研究还发现，K粉成瘾者停药时会出现焦虑、颤抖、出汗和心悸等症状。一些研究也证实，对药物的渴求以及生理和心理上的焦虑是K粉戒断的主要症状。对药物剂量需求的不断增大使药物更具有成瘾潜力。在对大鼠、恒河猴进行的一系列观察发现，K粉具有快速耐受且耐受剂量高的特征，频繁使用K粉者最终使用剂量为初次使用剂量的6倍。
对头发中K粉浓度的检测发现，非频繁使用K粉者头发中K粉浓度1年中提高了1倍，而频繁使用者头发中K粉浓度不再增加，这可能是由于其使用量已达最大剂量。K粉的耐受特征在一定程度上反映了K粉导致的神经适应性及受体敏化，预示了其较大的成瘾潜力。K粉快速耐受的另一种原因可能是K粉诱导了肝药酶代谢