A fájdalomérzetet kiváltó, viszonylag nem szakosított idegsejt-végeket nociceptoroknak nevezzük (a noci- a latin nyelvből származik a “fáj” kifejezésre) (lásd 9.2. Ábra) A többi bőr- és szubkután receptorhoz hasonlóan sokféle ingert transzformálnak receptorpotenciálokká, amelyek viszont afferens cselekvési potenciálokat váltanak ki. Ezenkívül a nociceptorok, csakúgy, mint más szomatikus szenzoros receptorok, a háti gyökér ganglionjaiban (vagy a trigeminalis ganglionban) lévő sejtekből származnak ), amelyek az egyik axonális folyamatot a perifériára, a másikat pedig a gerincvelőbe vagy az agytörzsbe küldik (lásd 9.1. ábra).
Mivel a perifériás nociceptív axonok nem szakosodott “szabad végződésekben” végződnek, ezért szokás a a hozzájuk kapcsolódó axonok tulajdonságaihoz (lásd 9.1. táblázat). Az előző fejezetben leírtak szerint az ártalmatlan mechanikus ingerek észleléséért felelős szomatikus szenzoros receptorok viszonylag gyors vezetési sebességgel rendelkező mielinált axonokhoz kapcsolódnak. A nociceptorokhoz kapcsolódó axonok ezzel szemben viszonylag lassan vezetnek, csak enyhén mielinálódnak, vagy gyakrabban nem myelinizálódnak. Ennek megfelelően a fájdalomról információt továbbító axonok vagy a mielinezett axonok Aδ csoportjába, amelyek körülbelül 20 m / s sebességgel vezetnek, vagy a nem myelinizált axonok C rostcsoportjába, amelyek általában 2 m / s-nál kisebb sebességgel vezetnek. Így annak ellenére, hogy az összes nociceptív információ vezetése viszonylag lassú, vannak gyors és lassú fájdalomutak.
Általában a gyorsabban vezető Aδ nociceptorok veszélyes intenzív mechanikus vagy mechanotermikus ingerekre reagálnak, és érzékeny foltok halmazából álló befogadó mezői vannak. Más nemmelinizált nociceptorok hajlamosak reagálni a termikus, mechanikai és kémiai ingerekre, ezért polimodálisnak mondják őket. Röviden: a bőrben a nociceptoroknak három fő osztálya van: Aδ mechanoszenzitív nociceptorok, Aδ mechanotermikus nociceptorok és polimodális nociceptorok, utóbbiak kifejezetten C szálakhoz kapcsolódnak. Valamennyi fájdalomérzékeny idegsejt befogadó területe viszonylag nagy, különösen a thalamus és a kéreg szintjén, feltehetően azért, mert a fájdalom észlelése fontosabb, mint a pontos lokalizáció.
Mindkét embernél elvégzett vizsgálatok és a kísérleti állatok egy ideje már bebizonyították, hogy a szomatikus szenzoros érzékenységet alátámasztó, gyorsan vezető axonok nem vesznek részt a fájdalom átadásában. Egy ilyen jellegzetes kísérletet a 10.1. Ábra szemléltet. A nem fájdalmas mechanikus vagy termikus ingerekre reagáló perifériás axonok nem válnak ki nagyobb sebességgel, ha fájdalmas ingereket juttatnak a bőrfelület ugyanarra a területére. A nociceptív axonok viszont csak akkor kezdenek kisülni, amikor az inger erőssége (a 10.1. Ábra példájában termikus) magas szintet ér el; ugyanezen ingerintenzitás mellett a többi termoreceptor olyan sebességgel merül ki, amely nem különbözik a nem fájdalmas hőmérsékleti tartományban már elért maximális sebességtől, jelezve, hogy vannak nociceptív és nonociceptív termoreceptorok is. Ugyanilyen fontos, hogy a nagy átmérőjű szomatikus érzékszervi afferensek bármilyen frekvencián történő közvetlen stimulálása nem okoz fájdalmasnak nevezett érzéseket. Ezzel szemben a kisebb átmérőjű, lassabban vezető Aδ és C rostok aktívak, ha fájdalmas ingerek adódnak; és ha emberi alanyokban elektromosan stimulálják őket, fájdalmat okoznak.