O SNC apresenta altas concentrações de determinados aminoácidos que se ligam a receptores pós-sinápticos, atuando, assim, como neurotransmissores inibitórios ou excitatórios. Das duas classes principais de aminoácidos neuroativos, o ácido �- aminobutírico (GABA) é o principal aminoácido inibitório, enquanto o glutamato é o principal aminoácido excitatório.
Os agentes farmacológicos que modulam a neurotransmissão GABAérgica, incluindo os benzodiazepínicos e os barbitúricos, formam classes de fármacos de grande importância clínica.
Os três principais neurotransmissores envolvidos nos mecanismos das cefaléias são: serotonina, noradrenalina e dopamina. A serotonina vem sendo utilizada no senso comum como sinônimo de felicidade.Noradrenalina, ou norepinefrina, é um neurotransmissor produzido na glândula adrenal, um órgão situado acima dos rins, e funciona como um hormônio. É um neurotransmissor e hormônio ligado ao estresse, ligado ao sistema de alerta, por isso é de extrema importância para o sistema de dor.A noradrenalina aumenta os batimentos cardíacos e a pressão arterial, recruta a glicose guardada no corpo para ser utilizada, prepara o músculo para agir rapidamente e aumenta a sua contratura, aumenta o estado de alerta e também está ligada a problemas de sono. Dopamina é um neurotransmissor que, como a noradrenalina, é produzida na glândula adrenal. A dopamina tem diversas funções no cérebro, incluindo o comportamento, atividade motora, automatismos, motivação, recompensa, produção de leite, regulação do sono, humor, ansiedade, atenção, aprendizado. Muitos remédios que atuam na dopamina tem ação favorável em dores de cabeça.