A migrénes roham során a görcsös, lüktető jellegű, féloldali fejfájást hányinger, hányás, fotofóbia, fonofóbia és allodynia kíséri. A perifériás szenzitizáció egy akut, kémiailag mediált formája a funkcionális plaszticitásnak, melynek során a magas ingerküszöbű nociceptorok átalakulnak alacsony ingerküszöbű nociceptorokká. A szenzitizáció ezen formája akkor jön létre, amikor a trigeminalis ganglion perifériás idegvégkészülékei (meningealis nociceptorok) a gyulladásos mediátorokkal (prostaglandin E2, bradykinin, szerotonin, cytokinek) aktiválódnak a cerebralis dura mater érhálózata mentén. Klinikailag a perifériás szenzitizáció hozza létre a migrénes roham során az intracranialis hyperszenzitivitást (a fejfájás köhögésre, fizikai erőkifejtésre növekedik) és a fájdalom lüktető jellegét (a szenzitizált nociceptorok hiperérzékennyé válnak - az egyébként fájdalmatlan - az arteriás pulzáció által keltett és az agyfolyadékkal közvetített ritmikus intracranialis nyomás hullámzására). A centralis szenzitizáció lényege a trigeminocervicalis complexben a másodlagos ("second order") nociceptív neuronok hyperexcitabilitása. A másodlagos érző neuronok fokozott aktivitását az NMDA receptorok növekvő glutamát érzékenysége, és a nitrogén monoxid által stimulált nitrogén oxid szintáz aktivitása adja. Ezen folyamat klinikailag az arc és a fejbőr allodyniájában, valamint a nyaki-tarkótáji izmok kóros feszülésében jelentkezik.