Se le difese immunitarie non riescono ad avere la meglio sull'invasione si assiste alla viremia secondaria. Verosimilmente è in questa fase che il virus riesce a penetrare nel sistema nervoso centrale (SNC). Quale sia precisamente il meccanismo attraverso il quale il virus penetra nel SNC non è chiaro. Probabilmente i virus possono attraversare la barriera ematoencefalica a livello dell'endotelio capillare, ma forse anche della sostanza interstiziale cementante o della membrana piogliale (una introflessione della pia che penetra nel SNC appresso ai vasi sanguigni, i quali vi si approfondano). È inoltre verosimile che la penetrazione avvenga attraverso difetti naturali di tale barriera, come il postrema e altri siti.