神經(jīng)系統(tǒng)可以感知很多溫度和機械刺激以及外源或內(nèi)源性化學(xué)刺激。如果刺激強度過大就產(chǎn)生急性疼痛。在持續(xù)出現(xiàn)的損傷過程中，疼痛傳遞通路的外周和中樞神經(jīng)系統(tǒng)都表現(xiàn)出來了極大的可塑性，擴大了疼痛的信號并且產(chǎn)生痛覺過敏。這種可塑性可以促進防御反射的形成，從這點來說是有益的，但是如果這種變化持續(xù)下去就導(dǎo)致慢性疼痛。遺傳學(xué)、電生理學(xué)和藥理學(xué)的研究都在試圖解釋產(chǎn)生疼痛的傷害性刺激被感受、編碼及調(diào)節(jié)的分子機制。

初級傳入神經(jīng)感受到環(huán)境中的刺激（溫度、機械或化學(xué)）后把它轉(zhuǎn)換成神經(jīng)系統(tǒng)的信號，即感受器電流，后者激活電壓門控離子通道，在傳遞傷害感受器的信號到背側(cè)角突觸的動作電位過程中，鉀通道和鈉通道非常關(guān)鍵。中樞或外周的傷害感受器終端釋放神經(jīng)遞質(zhì)，分別產(chǎn)生痛覺和神經(jīng)源性炎癥，在此過程中，電壓門控鈣通道起了關(guān)鍵的作用。

在疼痛的傳導(dǎo)通路上，有證據(jù)支持存在專用路線。比如：熱覺和冷覺大多是被一定亞型的初級傳入纖維所感知。另外，傷害感受器的某些亞型的缺失也能導(dǎo)致機體無法對相應(yīng)的損傷做出行為反應(yīng)。比如與熱感覺相關(guān)的特異感覺通道(TRPV1)表達的傷害感受器損傷后，就會產(chǎn)生一個嚴(yán)重的熱覺痛的缺失（包括熱覺過敏），但是對機械刺激和冷覺刺激的痛覺感受的靈敏性不受影響。反之，傷害感受器中的Mrg?prD亞型的缺失可產(chǎn)生對機械刺激的高選擇性的缺失，而熱覺感受器的靈敏性不受影響。對2種阿片受體亞型的分析進一步支持了存在不同功能的傷害感受器。在肽能傷害感受器中MOR(mu opioid receptor)占優(yōu)勢，在非肽能傷害感受器中DOR（delta opioid receptor）表達較多。MOR的選擇性激動劑可以阻斷熱痛覺，DOR的選擇性激動劑可以阻斷機械痛，研究結(jié)果在分子水平上說明了不同亞型的傷害感受器存在功能上的分離。

雖然這些觀察支持存在特定功能的傷害感受器，但是至少有2個理由證明這種解釋可能過于簡單化。第一，許多傷害感受器都是多功能的，可以感知溫度、機械以及化學(xué)刺激，但是不清楚一組傷害感受器缺失只引起特定痛覺缺失的原因，這說明脊髓環(huán)路可能也參與這個過程。因為不同的疼痛信號在脊髓環(huán)路中按不同的模式編碼。第二，疼痛系統(tǒng)表現(xiàn)出極大的可塑性，尤其在損傷的情況下。探討這種可塑性的機制需要綜合解剖學(xué)、神經(jīng)電生理學(xué)以及行為學(xué)的方法，來構(gòu)建傷害感受和疼痛產(chǎn)生的生理和功能上的電流環(huán)圖。對標(biāo)記不同類型神經(jīng)細(xì)胞的分子和基因的不斷識別，給筆者的研究提供了必要的工具，運用這些工具筆者可以對這些神經(jīng)元進行遺傳學(xué)或藥理學(xué)的處理，來研究在正常和病態(tài)的情況下，疼痛產(chǎn)生時不同的成分是如何起作用的。這些研究能讓研究者更好地理解急性痛是如何轉(zhuǎn)變成慢性痛的，以及這種轉(zhuǎn)變能否避免或逆轉(zhuǎn)。