偏頭痛不是導致劇烈頭部疼痛的唯一罪魁禍首。叢集性頭痛也長期困擾著研究人員，儘管研究正在緩慢揭示當那些陣發性疼痛發生時大腦中涉及的部位。
這種劇烈的頭痛往往會發作，持續六到八週。加州大學舊金山分校的神經科醫生、頭痛專家彼得·戈茲比解釋說，在這些週期中，受折磨的人——更常見的是男性——每天都會在一側頭部經歷劇烈的頭痛，每次持續一到兩個小時。
在 20 世紀 90 年代末，戈茲比和他的同事將叢集性頭痛與下丘腦或附近突觸活動的增強聯絡起來，下丘腦是一個調節飢餓、口渴、睡眠、性慾等的腦區。然而，研究人員仍在試圖理解下丘腦鄰近區域的活動如何引發這種疾病——並確定大腦結構、代謝或相互作用中的哪些其他故障導致患者的搏動性頭痛。
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至少一項研究表明，在叢集性頭痛患者中，這個與下丘腦相鄰的區域可能不僅在其電活動方面不同，而且在其與大腦其他部分的相互作用方面也不同。在二月份的《PLOS ONE》雜誌上，一個北京的研究團隊對十幾名正處於叢集性頭痛發作期的男性的大腦進行了成像。研究人員追蹤了下丘腦與大腦其他部分之間的血流——以及隨之而來的功能連線。與未受影響的男性相比，叢集性頭痛患者確實存在異常的下丘腦連線。當頭痛發作時，這些改變的相互作用通常涉及與疼痛處理相關的大腦部分。但即使在頭痛間歇期，下丘腦連線也處於異常狀態，這表明易患叢集性頭痛的人存在更持久的大腦差異。