Senzația de durere a evoluat pentru a se asigura că organismele evită stimulii nocivi sau letali. Există o puternică componentă emoțională a durerii, dar și o bază fiziologică reală pentru sentiment. Studiile de fiziologie a durerii au arătat că durerea este simțită și transmisă la creier la fel ca alte senzații fizice, cum ar fi temperatura sau atingerea.
Multe animale, inclusiv ființele umane, au receptori specifici durerii, numiți nocioceptori. Acestea există în tot corpul, cu excepția creierului, și sunt terminații nervoase libere. În prezența stimulilor dureroși, aceștia provoacă focul celulei nocioceptoare. Pot exista multe cauze potențiale ale durerii, deoarece stimulii mecanici, chimici, electrici și biologici pot duce la ardere.
După declanșarea inițială a nocioceptorului, semnalul este transmis altor celule care transmit informațiile către măduva spinării și creier. Conform cercetărilor moderne în fiziologia durerii, durerea este percepută atunci când aceste semnale ajung la sistemul nervos central. Talamusul este prima zonă în care se simte durerea.
Semnalul este apoi transportat către sistemul limbic, care explică aspectul emoțional al durerii, și simultan către cortexul cerebral. Aici are loc interpretarea și percepția durerii. Unele părți ale cortexului, inclusiv cortexul senzorial primar, permit localizarea sursei durerii.
Există două tipuri diferite de fibre nervoase în fiziologia durerii, care reprezintă două tipuri de durere. Primul tip, numit fibre A, transmite rapid informații despre durerea bruscă, cum ar fi o tăietură sau o arsură. Transmiterea rapidă permite reacții reflexe, cum ar fi îndepărtarea de cauza durerii, înainte ca creierul să perceapă chiar durerea.
Un alt tip de fibră nervoasă importantă în fiziologia durerii este fibra C mai mică. Aceste fibre transmit mesaje după senzația inițială de durere și transmit durerile surde, sau arsurile ușoare, care urmează după o durere inițială mai ascuțită. Mesajele din fibrele C sunt transmise mai lent datorită dimensiunii lor și pentru că axonii lor nu sunt înveliți în mielină. Se crede că sunt responsabili pentru unele senzații de durere cronică.
Diverse ținte pentru medicamentele pentru durere au fost făcute evidente prin înțelegerea fiziologiei durerii. Multe tratamente pentru durere se concentrează pe inhibarea semnalelor durerii legate de componenta emoțională a durerii, inclusiv analgezicele narcotice. Analgezicele fără prescripție medicală reduc adesea inflamația și transmiterea semnalelor inițiale de durere de la nocioceptori. Încă și alte medicamente pentru durere includ medicamente antiepileptice care încearcă să prevină percepția continuă a durerii de la celulele care se aprind greșit în sistemul nervos.