Нервные импульсы от ноницепторов по периферическим отросткам через узел заднего корешка (УЗК) попадают в спинной мозг. Отдельные нейроны УЗК иннервируют специфические типы рецепторов – мышечные веретена, кожные ноницепторы и рецепторы растяжения капсулы висцеральных органов.

Первым центральным звеном, воспринимающим разномодальную афферентную информацию, является нейрональная система заднего рога спинного мозга. Затем ноцицептивные импульсы через интернейроны передаются в нейроны передних и боковых рогов, вызывая рефлекторные моторные и вегетативные реакции. Другая часть имульсов возбуждает нейроны, аксоны которых формируют восходящие проводящие пути.

Ноцицептивная афферентация направляется к головному мозгу по спинно-таламическим, спинно-ретикулярному, спинно-покрышечному и спинномезенцефалическому пути. Выделяют латеральный спинно-таламический и передний спинно-таламический пути.

Первый путь проводит нервные импульсы с большой скоростью, заканчивается он в вентролатеральных ядрах таламуса, а после этого импульсы приходят в соматосенсорную кору (раздражение корковых нейронов проявляется корковыми теменными болями).

Спинно-ретикулярный и иные пути проецируются в ретикулярную формацию, околоводопроводное серое вещество, гипоталамус и в медиальные и внутрипластинчатые таламические ядра, а далее связываясь с лимбической структурой (вероятно, из за этого возникает субъективное ощущение страдания от боли).

Все упомянутые пути болевой афферентации группируются в две мультисинаптические проприоспинальные восходящие системы: латеральную, включающую а) латеральный спинно-таламический, заднестолбовой, спиноцервикальный пути, и б) медиальный, состоящий из переднего спинно-таламического, спинно-ретикулярного и спинно-покрышечного путей.

Латеральная система обеспечивает быстрое проведение болевой импульсации с чёткой её локализацией, оценкой характера и длительности боли, к которой возможно привыкание при повторении болевой импульсации («быстрая» или «острая» боль»). Медиальная система проводит болевые импульсы с гораздо меньшей скоростью, но при этом возникает широкое вовлечение различных структур мозга, связанных с мотивационно-аффективным и вегетативно-гуморальным сопровождением боли, которая при повторении болевой импульсации только усиливается («медленная» или «хроническая» боль»).

Что касается формирования болевых ощущений как фактов сознания, то по этому поводу достоверно известно только то, что основную роль в этом играет кора больных полушарий, в которой формируется сознание, личность и интеллект.

Нисходящий цереброспинальный контроль лежит в основе антиноцицептивной системы, образованной структурами большого мозга, диэнцефальной системы, околожелудочковым и околоводопроводным серым веществом (богатым энкефалиновыми и опиатными рецепторами), а также некоторыми ядрами ретикулярной формации мозгового ствола, главные из которых – ядра срединного шва, где основным нейротрансмиттером является серотонин. Аксоны нейронов этих ядер направляются вниз по заднему и боковому канатикам спинного мозга и заканчиваются в нейронах поверхностных слоёв заднего рога. Некоторая их часть, как и основная часть аксонов из ретикулярной формации, является норадренергическими. Участие серотонина и норадреналина в формировании антиноцицептивной системы, как полагают, объясняет ослабление боли под влиянием трициклических антидепрессантов, подавляющих обратный захват в серотонинергических и норадренергических синапсах и тем самым усиливающих нисходящее тормозное влияние на нейроны заднего рога спинного мозга.