ラットを用いた試験では、モダフィニルは結節乳頭核に存在するヒスタミン作動性神経を間接的に活性化し、視床下部前部のヒスタミン遊離を増加させた。さらに、モダフィニルは大脳皮質、内側視索前野、視床下部後部における抑制性介在ニューロンの神経伝達物質であるGABA遊離を抑制した。動物実験の結果から、賦活系のヒスタミンの増加と抑制系であるGABAの抑制により、覚醒を維持すると考えられている。なお、ナルコレプシーでは視床下部に存在するホルモンオレキシン（ヒポクレチンと同じ）神経が脱落していて、髄液中オレキシン濃度が低下している。オレキシンは視床下部のヒスタミン神経系を活性化して活性化を及ぼす働きがあるので、これが機能しないと覚醒障害を起こす。この点で、ヒスタミン神経系に作用するモダフィニルの作用は理解しやすい。また、モダフィニルの中枢刺激効果は用量及び時間依存的である。作用は、クロロ化で増強され、メチル化で減弱する。モダフィニルは、腹外側視索前核 (VLPO) から投射している睡眠促進ニューロンのノルアドレナリン神経終末においてノルアドレナリンの再取り込みを阻害する。この作用が、モダフィニルの覚醒促進作用の少なくとも一部に関与しているものと考えられる。モダフィニルはドパミン再取り込みトランスポーターに対して約 4,000 nmol/L の結合親和性 (Ki) を有するが、ノルアドレナリン再取り込みトランスポーターへは結合しない。最近の研究により、上述の通り脳ペプチドの１つであるオレキシンが作用発現に関与する可能性が示唆されている。オレキシン神経は、視床下部を起始部として、覚醒の維持制御に関与する部位を含め、脳内の広い部位に神経を投射している。これらの神経の活性化により、投射部位でドパミンやノルアドレナリンが増加する。オレキシン系を欠損する動物では、ナルコレプシーに近い症状が見られる。モダフィニルはオレキシン神経を賦活化させ、この結果覚醒を促進させると考えられる。しかしながら、オレキシン受容体が欠損した遺伝子改変犬での研究においても、モダフィニルはこれらの動物で覚醒促進効果を示したため、モダフィニルの作用発現にはオレキシンの活性化は必須ではないものと推測される。モダフィニルは、ドパミン取り込み阻害、VLPOでのノルアドレナリン取り込みの間接的な阻害、オレキシン系の賦活作用が合わさって作用を発現する可能性がある。
覚醒のメカニズムは、(1)モノアミン作動性神経系を主とする上行性網様体賦活系を介する経路と、(2)ヒスタミン作動性神経系を介する経路、の2つの経路があると考えられている。(1は、ドーパミン、ノルアドレナリン、セロトニン、そしてアセチルコリンなどの関与が考えられており、いずれのニューロンも上行性網様体賦活系の一部として、脳幹から上位中枢に投射している。モダフィニルの働きの正確な機序は明らかではないが、インビトロ研究では、この薬がドーパミンの再取り込みを阻害する。一方で、ドーパミン拮抗薬と同時に投与することは、アンフェタミンの刺激効果を抑制するということが知られているが、モダフィニルの覚醒促進作用は減弱させない。モダフィニルは、グルタミン酸系を賦活化しGABAを抑制する。モダフィニルは、陶酔や快感を引き起こさないので、他の刺激剤に比べて乱用の可能性は低いと考えられている。(2)は視床下部後部の結節乳頭核の周囲から伸びている上行性のヒスタミンニューロンによって調整されている。
当時、ゴッダードの著作『カリカック家』は相当な売り上げをもたらし、また何回も重版されて売り出された。これによりゴッダードは政策に心理学的手法を用いる際の、国の第一人者という地位に押し上げられ、チャールズ・ダベンポートやマディソン・グラントといった人物と並んで、20世紀初頭においてアメリカの優生学の公式に権威ある研究者として認められることになった。しかしながら近年になるとその方法論や結論は、優生学という初期の遺伝研究における代表的な問題例として捉えられている。ゴッダードは存命中一流の科学者であると見做されていたが、今日ではその事績は、同時代の優生学者と同じく疑似科学・詭弁といった領域に地位を落としている。ゴッダードのほとんどの研究データは彼の近くの大学の助手たちによって収集されていたが、その調査法は、これらの調査員が知的障害の有無および程度を対象者の外見から直感で判断するという、今日の目で見ればおよそ合理的とは言い難い手法によるものであった。心理学者のレイモンド・ファンチャーは、ゴッダードの研究において精神薄弱とされる対象者の写真の顔に明白な修正が施されている事について、その種の修正は、初期の写真印刷方法における一般的現象であった色あせた顔になるのを避けるためのよく知られた手続きであったが、このような悪意のある編集はゴッダードの第一の主張すなわち、十分に訓練された調査員の目によって群衆の中から知的障害者を見つけ出すことが出来るという主張を損なうものであると述べた。古生物学者で著名なサイエンスライターのスティーヴン・ジェイ・グールドは、本書の初期の版で、写真の眼や口に黒い線を入れたり、狂人に見えるかのように眼を黒く塗りつぶしたりといった、カリカック家の人々を明らかに邪悪に見せたり知恵遅れの顔つきに見せる為の修正が施されたことを始め、これらの研究が、調査員の直感による合理性の乏しい調査手法に基づくものであること、さらにゴッダードがこれらの調査官は経験により面接したことのない人々の知能程度まで判断出来ると述べている事などを挙げ、ゴッダードの研究は、はじめから決められた結論を根拠とする当て推量以上の何物でもないと結論付けている。これも議論され続けてきたことであるが、仮に何かがカリカック家の家系に脈々と受け継がれているのだとすれば、それは貧困である。例えば栄養失調は、貧困により家族全体が共有する。また貧困に伴う悪しき生活習慣としての過度の飲酒は、アルコール依存症により貧困を悪化させ、妊産婦においては胎児性アルコール症候群(FAS)により身体的な悪影響が次世代へと受け継がれる。ゴッダードの同僚であるダベンポートは、遺伝的なものとして様々な疾患の症例を特定しているが、これらの多くは今日では食糧事情の悪化やFASによって引き起こされる症例であることが分かっている。生活環境が共有された状況では、本当に多くのことが、しばしば遺伝的情報とは無関係に家系に引き継がれるのである。