Das klinische Kennzeichen einer Migräneattacke sind Kopfschmerzen, die typischerweise beschrieben werden als mittelschwer oder schwer, einseitig und pochend oder pulsierend, was verschlimmert wird durch regelmäßige körperliche Aktivität und verbunden mit anderen Symptomen wie Übelkeit und Licht- und Geräuschempfindlichkeit, unter anderen Symptomen.

Migräneschmerzen werden durch den trigeminovaskulären Weg vermittelt. Einige Experten behaupten, dass die nozizeptive Aktivierung des peripheren Trigeminus Nozizeptoren sind für die Wahrnehmung von Kopfschmerzen notwendig und implizieren kortikale Ausbreitung der Depolarisation und periphere Sensibilisierung der perivaskulären Sensorik Nervenendigungen. Andere argumentieren, dass Migräneschmerzen das Ergebnis abnormaler zentrale Verarbeitung ansonsten normaler sensorischer Inputs aus der Peripherie Trigeminus-Sensorik. Obwohl die genauen Ereignisse, die zur Aktivierung von diesem Weg führen, unklar bleiben, viele Aspekte des trigeminovaskulären Schmerzes Verarbeitungswege sind gut etabliert.

Trigeminus-Afferenzen bestehen aus dünn myelinisierte und nicht myelinisierte Aδ- und C-Fasern, die aus dem Trigeminusganglion stammen und die meisten kranialen Strukturen versorgen. Diese Trigeminus-Afferenzen, zusammen mit zervikalen Afferenzen aus dem oberen zervikalen Spinalganglion, synapsen auf Neuronen zweiter Ordnung im Hinterhorn des Trigeminuskerns caudalis und ihre zervikale Verlängerung (trigeminozervikaler Komplex). Von dem trigeminozervikaler Komplex, projizieren die Neuronen zweiter Ordnung zum Thalamus und zu anderen Schlüsselregionen des zentralen Nervensystems, die die sensorische Verarbeitung modulieren. Mehrere Mark-, Hirnstamm- und Hypothalamuskerne werden an der trigeminovaskulären sensorischen Modulation beteiligt.

Während der anatomische Weg relativ gut bekannt ist, ist das eigentliche Ereignis, das zur Aktivierung dieses Signalwegs und die Entstehung von Migräne-Kopfschmerzen führt, bleibt unbekannt und umstritten. Einige Experten glauben, dass kortikale, sich ausbreitende Depolarisation ist die direkte Ursache von Kopfschmerzen. Dies basiert sich auf Tierversuche, die zeigen, dass sich die kortikale Depolarisation die Aktivierung meningealer Nozizeptoren durch lokale Freisetzung von Adenosintriphosphat, Glutamat, Kalium, Calcitonin Gen-Related Peptide (CGRP) und Nitritoxid ausbreitet. Andere, basierend auf Neuroimaging-Studien, schlagen vor, dass eine Dysfunktion von der Hypothalamus-Hirnstamm-Konnektivität für die Initiierung einer Migräneattacke verantwortlich ist. Diese beiden Hypothesen schließen sich nicht gegenseitig aus, aber sie beide warten auf die Bestätigung.

Der pochende Charakter von Migräne-Kopfschmerzen wurde der peripheren Sensibilisierung trigeminovaskulärer Nozizeptoren, die die extrakranielle, durale und piale Arterien innervieren, zugeschrieben. Humanstudien haben jedoch die Vermutung in Frage gestellt, dass die pulsierende Schmerzqualität bei Migräne durch arterielle Pulsationen entsteht. Mit psychophysischen und elektrophysiologischen Aufnahmeverfahren fanden die Untersucher keinen zeitlichen Zusammenhang zwischen Herzfrequenz oder arteriellem Puls und pochenden Schmerzen verschiedener Ätiologien.

Periphere sensorische Inputs werden über Trigeminus-Afferenzen, die im Trigeminusganglion (TG) entspringen, an den Trigeminozervikal-Komplex (TCC) weitergeleitet, der die Hauptschnittstelle für die trigeminale Schmerzverarbeitung zwischen dem peripheren und dem zentralen Nervensystem darstellt. Projektionsneuronen steigen dann im Trigeminothalamus-Trakt auf und synapieren auf thalamokortikalen Relaisneuronen in mehreren Thalamuskernen. Auf dem Weg zum Thalamus zielen Kollateralprojektionen auch auf mehrere Kerne ab, darunter das rostrale ventromediale Medulla (RVM), den Locus coeruleus (LC), das periaquäduktale Grau (PAG) und den Hypothalamus. Thalamokortikale Relaisneuronen übermitteln dann die sensorischen Informationen an mehrere kortikalen Regionen. Dieses trigeminale Schmerzverarbeitungsnetzwerk empfängt auf mehreren Ebenen absteigende modulatorische Inputs. Auf der Ebene des TCC üben direkte Projektionen von mehreren kortikalen Regionen und indirekte Projektionen über den Hypothalamus, PAG, RVM und LC starke modulatorische Effekte auf das neuronale Feuern aus. Das TCC erhält seine peripheren sensorischen Inputs von primären Afferenzen, die die intrakraniellen und extrakraniellen Strukturen aller 3 Dermatome des Kopfes innervieren (mandibular [V3], maxillar [V2] und ophthalmologisch [V1]) sowie konvergente Inputs von der hinteren Dura und zervikale Dermatome. Zusätzlich zu den aufsteigenden trigeminothalamischen Projektionen des TCC existiert ein autonomer Trigeminusreflex zwischen den sensorischen Afferenzen des Trigeminus und dem oberen Speichelkern, der den parasympathischen Abfluss zum Gesicht über das Ganglion sphenopalatinum (SPG) reguliert.