En termes d'évolution, la plus ancienne région du cerveau est le cerveau reptilien, également appelé tronc cérébral, qui contrôle les fonctions vitales telles que la respiration, la régulation du rythme cardiaque et la circulation sanguine.
Il veille également sur l'ensemble de l'activité musculaire et les perceptions sensorielles.
Le cerveau reptilien est composé du système d'activation réticulaire, qui fait office de réglage du volume des sensations. Ceux dont le système d'activation réticulaire élimine par filtrage quantité d'informations doivent éprouver beaucoup de sensations pour se sentir en vie. Ils ont tendance à être extravertis et nombre d'entre eux font usage de stimulants. Par contre, ceux dont le système d'activation réticulaire reçoit quantité d'informations et de sensations mais qui ne recherchent pas de stimuli additionnels ont tendance à être introvertis. Ces gens nous apparaissent comme des êtres sensibles et ils peuvent chercher à atténuer les stimuli qu'ils reçoivent en recourant à l'alcool et aux médicaments dépresseurs.
Pour l'heure, nous ignorons s'il existe une corrélation entre les introvertis, un système d'activation réticulaire ouvert et la migraine.
Le système d'activation réticulaire nous signale les choses nouvelles et potentiellement dangereuses, mais nous permet d'ignorer les choses familières et inoffensives. Il signale le stress et la détente, émet des signaux d'alarme, de calme ou confirme qu'aucun changement n'est perceptible à l'endroit du cerveau mammalien qui est situé au-dessus du cerveau reptilien. Le cerveau mammalien ou système limbique est chargé de nos émotions instinctuelles telles que la rage, la peur, la panique, le plaisir et l'affliction, de même que des états de conscience modifiés tels que l'euphorie et la félicité. Le système limbique est contrôlé par l'hypothalamus qui assure le lien entre le corps et les émotions, commande les organes internes et règle les réactions face au plaisir et à la douleur.
Toute information sensorielle en provenance de l'extérieur est livrée à l'hypothalamus; si cette information est porteuse de stress, l'hypothalamus sécrète des substances chimiques qui commandent ensuite aux glandes pituitaire et surrénales de déverser à leur tour dans le sang des hormones servant à combattre le stress. L'hypothalamus réagit à l'absence de sensation en inhibant le déversement d'hormones servant à combattre le stress et en augmentant la sécrétion de substances neurochimiques telles que les endorphines qui produisent l'état de relaxation. C'est au niveau de l'hypothalamus que l'on retrouve la plus forte concentration de sérotonine dans le système nerveux.
Nous savons peu de choses à propos de la migraine, mais une chose est sûre: la sérotonine y tient un rôle.