Еще в 50-е годы XX столетия Рексед установил, что серое вещество спинного мозга неоднородно по своей структуре и разделено на ряд слоев, получивших название пластин Рекседа. Клетки, расположенные в этих пластинах, имеют различные функции. Среди них можно выделить возбуждающие, тормозящие нейроны, а также клетки, передающие ноцицептивный код в ростральные отделы головного мозга. Некоторые из нейронов, расположенных в пластинах Рекседа, реагируют лишь на болевые стимулы, другие могут воспринимать стимулы иной модальности. Если говорить об анатомической организации волокон типа A-дельта и C в рамках описываемой структурной организации спинного мозга, то они входят в спинной мозг в вентролатеральной части заднего корешка, а затем вступают в состав так называемого тракта Лиссауэра и образуют синапсы с нейронами, расположенными в составе пластин I, II и V.
Основным проводящим путем, по которому осуществляется передача информации от периферических рецепторов в кору большого мозга, является спиноталамический тракт. В его составе выделяют палеоспиноталамический и неоспиноталамический тракты. Большинство тел нейронов, аксоны которых образуют спиноталамический путь, расположено в I и V, меньшая же их часть – в VII и VIII пластинах Рекседа. Спиноталамический путь занимает переднюю часть боковых канатиков спинного мозга. На уровне таламуса из этого пути можно выделить две части. Латерально расположенные волокна, формирующие неоспиноталамический путь, образуют синапсы в латеральном отделе таламуса, откуда информация идет в соматосенсорную зону коры больших полушарий. Неоспиноталамический путь обеспечивает восприятие тактильных ощущений, а также дискриминационных аспектов болевой чувствительности, т. е. таких характеристик боли, как пространственное расположение периферического стимула, его временные характеристики, интенсивность и продолжительность воздействия. Указанные аспекты функционирования неоспиноталамического пути, а также его четкая соматотопическая организация, приводят к тому, что посредством латерального спиноталамического тракта обеспечивается передача и восприятие острой, хорошо локализованной боли. Заканчивается неоспиноталамический тракт в задних и вентролатеральных ядрах таламуса, проецируясь затем в 1 и 2 соматосенсорные зоны коры больших полушарий.
Палеоспиноталамический, или медиальный спиноталамический путь, имеет большое количество синаптических связей с нейронами ретикулярной формации мозгового ствола, медиальных отделов таламуса, околоводопроводного серого вещества среднего мозга и гипоталамуса. В дальнейшем медиальные спиноталамические волокна диффузно проецируются в различные зоны коры и лимбическую систему, участвуя в передаче и формировании ощущения тупой, слаболокализованной боли, носящей хронический характер. Таким образом, палеоспиноталамический путь является ответственным за формирование недискриминантных аспектов боли.
В связи с тем, что он образует широкие связи в структурах лимбической системы и гипоталамуса, спиноталамический путь участвует в формировании разнообразных супрасегментарных рефлекторных ответов, таких как изменения параметров внешнего дыхания и кровообращения, характера функционирования эндокринного аппарата, а также мотивационно-поведенческой сферы. Помимо прочего, полагают, что палеоспиноталамический путь отдает волокна, оказывающие нисходящие активирующие влияния на антиноцицептивную систему, связанную с выработкой эндогенных противоболевых агентов. Таким образом, посредством медиального спиноталамического пути реализуются эмоционально-мотивационные аспекты восприятия боли.
Через связи с вентробазальными ядрами таламуса спиноталамический путь формирует специфическую систему боли. Через связи с интраламинарными и медиальными ядрами данный тракт образует неспецифическую систему боли. Разрушение первой из названных групп таламических ядер приводит к таким симптомам, как аналгезия и нарушение дискриминационной чувствительности. Если же поражается вторая группа ядер, то это проявится клинически в виде мучительных, жгучих таламических болей на противоположной половине тела. Таламус, по мнению ряда авторов, считается подкорковым центром переключения болевой импульсации.