De relativt ospecialiserade nervcelländarna som initierar känslan av smärta kallas nociceptorer (noci- härstammar från latin för ”sårad”) (se figur 9.2) Liksom andra kutana och subkutana receptorer omvandlar de en mängd olika stimuli till receptorpotentialer, som i sin tur utlöser afferenta åtgärdspotentialer. Dessutom uppstår nociceptorer, liksom andra somatiska sensoriska receptorer, från cellkroppar i ryggganglier (eller i trigeminus ganglion ) som skickar en axonal process till periferin och den andra in i ryggmärgen eller hjärnstammen (se figur 9.1).
Eftersom perifera nociceptiva axoner slutar i ospecialiserade ”fria ändar” är det konventionellt att kategorisera nociceptorer enligt till egenskaperna hos axonerna associerade med dem (se tabell 9.1). Som beskrivits i föregående kapitel är de somatiska sensoriska receptorer som är ansvariga för uppfattningen av oskyldiga mekaniska stimuli associerade med myeliniserade axoner som har relativt snabba ledningshastigheter. Axonerna associerade med nociceptorer leder däremot relativt långsamt och är bara lätt myeliniserade eller, mer vanligt, omyeliniserade. Följaktligen faller axoner som förmedlar information om smärta i antingen Aδ-gruppen av myeliniserade axoner, vilka leder vid cirka 20 m / s, eller i C-fibergruppen av omyeliniserade axoner, som leder vid hastigheter i allmänhet mindre än 2 m / s. Även om ledningen av all nociceptiv information är relativt långsam, så finns det snabba och långsamma smärtvägar.
I allmänhet svarar de snabbare ledande Aδ-nociceptorerna antingen på farligt intensiva mekaniska eller mekanotermiska stimuli, och har mottagliga fält som består av kluster av känsliga fläckar. Andra omyeliniserade nociceptorer tenderar att svara på termiska, mekaniska och kemiska stimuli och sägs därför vara polymodala. Kort sagt, det finns tre huvudklasser av nociceptorer i huden: Aδ-mekaniska känsliga nociceptorer, Aδ-mekanotermiska nociceptorer och polymodala nociceptorer, varvid de senare är specifikt associerade med C-fibrer. De mottagliga fälten hos alla smärtkänsliga nervceller är relativt stora, särskilt på talamus- och cortexnivån, förmodligen för att detektering av smärta är viktigare än dess exakta lokalisering.
Studier utförda hos båda människorna och försöksdjur visade för en tid sedan att de snabbt ledande axonerna som subserverar somatisk sensorisk känsla inte är inblandade i smärtöverföringen. Ett typiskt experiment av detta slag illustreras i figur 10.1. De perifera axonerna som reagerar på icke-smärtsamma mekaniska eller termiska stimuli urladdas inte i högre takt när smärtsamma stimuli avges till samma område av hudytan. De nociceptiva axonerna, å andra sidan, börjar endast urladdas när styrkan hos stimulansen (en termisk i exemplet i figur 10.1) når höga nivåer; vid samma stimulansintensitet urladdas andra termoreceptorer med en hastighet som inte skiljer sig från den maximala hastigheten som redan uppnåtts inom det icke-smärtsamma temperaturområdet, vilket indikerar att det finns både nociceptiva och non-receptiva termoreceptorer. Lika viktigt, direkt stimulering av de somatiska sensoriska afferenterna med stor diameter vid vilken frekvens som helst hos människor ger inte känslor som beskrivs som smärtsamma. Däremot är Aδ- och C-fibrerna med mindre diameter, långsammare ledande när smärtsamma stimuli avges; och när de stimuleras elektriskt hos människor producerar de smärta.