Гипотезу о существовании специфических болевых рецепторов в форме свободных неинкапсулированных нервных окончаний первым предложил Max von Frey (1884). Ч. Шеррингтон поддержал предположение о специфичности ноцицепции и назвал активируемые ими нейронные структуры - ноцицептивной системой [15]. Эта система осуществляет восприятие, проведение и обработку болевой информации [8].
В настоящее время болевые рецепторы активно изучаются [19]. Среди них выделяют высокоаффинный рецептор фактора роста нервов (TrkA), тетродотоксин-устойчивые натриевые каналы (например, Nav1.8), пуринергические рецепторы (Р2Х2, Р2Х3), протон-чувствительные ионные каналы (ASIC) и ванилоидные рецепторы (TRPV1). Одним из наиболее "адекватных" (по Шеррингтону) болевых стимулов является растяжение и напряжение стенки полого органа, а также ишемия тканей. Раздражение мелких бронхов табачным дымом или парами аммиака также вызывает ощущение дискомфорта в грудной клетке, однако не ясно, связано ли оно с активацией болевых рецепторов.
За редким исключением аксоны висцеральных сенсорных нейронов представлены тонкими миелинизированными (группа III, или Аδ) и немиелинизированными (группа IV, или С) нервными волокнами. Волокон группы IV гораздо больше, чем волокон группы III. Тела С-аксонов малы по размеру (диаметр менее 40 мкм в дорсальных ганглиях крыс), не содержат нейрофиламентов, в них обнаруживается множество внутриклеточных пептидов и белков (рецепторы, ферменты и нейротрансмиттеры).
Цитоархитектоника задних рогов спинного мозга состоит из 10 пластин (по Rexed B., 1952). Из них I-VI пластины образуют дорсальный рог, VII-IX пластины - вентральный, Х пластина окружает спинномозговой канал. Специфические ноцицептивные соматические нейроны обнаружены в поверхностных I-II пластинах дорсального рога. Другие пластины содержат нейроны, отвечающие одновременно на болевые и не болевые раздражения кожи, т.е. содержат нейроны широкого динамического диапазона. Важно отметить, что болевые импульсы от внутренних органов входят в наружные отделы дорсальных рогов, т.е. пластины I и II, где создаются условия для центральной висцеро-соматической конвергенции болевых импульсов. Эти механизмы конвергенции лежат в основе развития отражённой боли, присущей висцеральным болевым синдромам.