目に明らかな器質的異常が見当たらないにもかかわらず光が眩しい場合、脳神経系や自律神経系のトラブルが強く疑われます。
代表的なものが偏頭痛（片頭痛）に伴う光過敏症です。偏頭痛の発作中や予兆期には、脳内の三叉神経血管説に基づき視覚野の興奮性が異常に高まり、蛍光灯の光ですら脳に突き刺さるような激痛の引き金となります。また、視野の一部にギザギザした光の波が広がり見えにくくなる閃輝暗点（せんきあんてん）は偏頭痛の前兆として有名ですが、網膜剥離の初期兆候や一過性脳虚血発作（TIA）との鑑別が極めて重要です。
ストレスや過労、生活リズムの乱れによる自律神経失調症も光過敏を引き起こします。自律神経は瞳孔の散大・収縮をコントロールしているため、交感神経と副交感神経のバランスが崩れると瞳孔の調整機能が低下し、光を取り込みすぎて眩しさを感じやすくなります。
そして最も警戒すべきは、脳出血（特にくも膜下出血）や脳腫瘍などの中枢神経疾患です。頭蓋内圧が上昇することで視神経乳頭が圧迫され、激しい眩しさとともに「経験したことのない頭痛」「噴出するような吐き気」「意識の混濁」が突発的に生じます。これらの症状が見られた場合は一刻を争う救急搬送の適応となります。
