Die relativ unspezialisierten Nervenzellenden, die das Schmerzempfinden auslösen, werden Nozizeptoren genannt (Noci- wird aus dem Lateinischen für „verletzt“ abgeleitet) (siehe Abbildung 9.2). Wie andere kutane und subkutane Rezeptoren wandeln sie eine Vielzahl von Reizen in Rezeptorpotentiale um, die wiederum afferente Aktionspotentiale auslösen. Darüber hinaus entstehen Nozizeptoren wie andere somatische sensorische Rezeptoren aus Zellkörpern in Ganglien der Rückenwurzel (oder im Trigeminusganglion) ), die einen axonalen Prozess an die Peripherie und den anderen in das Rückenmark oder den Hirnstamm senden (siehe Abbildung 9.1).
Da periphere nozizeptive Axone in nicht spezialisierten „freien Enden“ enden, ist es üblich, Nozizeptoren entsprechend zu kategorisieren auf die Eigenschaften der ihnen zugeordneten Axone (siehe Tabelle 9.1). Wie im vorherigen Kapitel beschrieben, sind die somatischen sensorischen Rezeptoren, die für die Wahrnehmung harmloser mechanischer Reize verantwortlich sind, mit myelinisierten Axonen assoziiert, die relativ schnelle Leitungsgeschwindigkeiten aufweisen. Die mit Nozizeptoren assoziierten Axone verhalten sich dagegen relativ langsam und sind nur leicht myelinisiert oder häufiger unmyelinisiert. Dementsprechend fallen Axone, die Informationen über Schmerzen vermitteln, entweder in die Aδ-Gruppe myelinisierter Axone, die mit etwa 20 m / s leiten, oder in die C-Fasergruppe nichtmyelinisierter Axone, die mit Geschwindigkeiten im Allgemeinen weniger als 2 m / s leiten. Obwohl die Weiterleitung aller nozizeptiven Informationen relativ langsam ist, gibt es schnelle und langsame Schmerzwege. Im Allgemeinen reagieren die schneller leitenden Aδ-Nozizeptoren entweder auf gefährlich intensive mechanische oder mechanothermische Reize und Empfangsfelder haben, die aus Clustern empfindlicher Stellen bestehen. Andere nichtmyelinisierte Nozizeptoren neigen dazu, auf thermische, mechanische und chemische Reize zu reagieren, und werden daher als polymodal bezeichnet. Kurz gesagt, es gibt drei Hauptklassen von Nozizeptoren in der Haut: Aδ-mechanosensitive Nozizeptoren, Aδ-mechanotherme Nozizeptoren und polymodale Nozizeptoren, wobei letztere spezifisch mit C-Fasern assoziiert sind. Die Rezeptionsfelder aller schmerzempfindlichen Neuronen sind relativ groß, insbesondere auf der Ebene des Thalamus und des Kortex, vermutlich weil die Erkennung von Schmerz wichtiger ist als ihre genaue Lokalisierung.
Studien, die an beiden Menschen durchgeführt wurden und Versuchstiere haben vor einiger Zeit gezeigt, dass die schnell leitenden Axone, die der somatischen sensorischen Empfindung dienen, nicht an der Übertragung von Schmerz beteiligt sind. Ein typisches Experiment dieser Art ist in Abbildung 10.1 dargestellt. Die peripheren Axone, die auf schmerzfreie mechanische oder thermische Reize ansprechen, entladen sich nicht schneller, wenn schmerzhafte Reize an dieselbe Region der Hautoberfläche abgegeben werden. Die nozizeptiven Axone hingegen beginnen erst dann zu entladen, wenn die Stärke des Stimulus (eine thermische im Beispiel in Abbildung 10.1) hohe Werte erreicht. Bei derselben Stimulusintensität entladen sich andere Thermorezeptoren mit einer Geschwindigkeit, die sich nicht von der bereits innerhalb des schmerzfreien Temperaturbereichs erreichten Maximalrate unterscheidet, was darauf hinweist, dass es sowohl nozizeptive als auch nicht nozizeptive Thermorezeptoren gibt. Ebenso wichtig ist, dass eine direkte Stimulation der somatischen sensorischen Afferenzen mit großem Durchmesser bei jeder Frequenz beim Menschen keine Empfindungen hervorruft, die als schmerzhaft beschrieben werden. Im Gegensatz dazu sind die langsamer leitenden Aδ- und C-Fasern mit kleinerem Durchmesser aktiv, wenn schmerzhafte Reize abgegeben werden. und wenn sie bei menschlichen Probanden elektrisch stimuliert werden, erzeugen sie Schmerzen.