Для возникновения в рецепторе нервного возбуждения достаточно иногда минимальных величин соответствующих раздражителей. Например, при благоприятных метеорологических условиях мы можем заметить свет свечи на расстоянии 27 км; слышать звук при амплитуде звуковой волны, составляющей одну стомиллионную часть миллиметра; ощущать запах некоторых веществ, насыщенность которых составляет всего лишь одну двадцатитысячную часть миллиметра на кубометр воздуха.
Нервные проводники, соединяющие рецепторы или периферические окончания анализаторов с их центральными отделами, состоят обычно из трёх нейронов. Первый нейрон проводит возникшее в рецепторе нервное возбуждение в спинной, продолговатый или средний мозг. С помощью синапсов, т. е. соединения нервных волокон, находящихся в этих отделах мозга, возбуждение передаётся на второй нейрон, который доводит его до зрительных бугров в промежуточном мозгу.
От зрительных бугров по третьему нейрону идущие от рецепторов возбуждения передаются центральным отделам анализаторов, расположенным в коре больших полушарий головного мозга. Проводящие отделы анализаторов служат только передатчиками нервных возбуждений.
В мозговых отделах анализаторов, состоящих из обладающих специфическим строением клеток коры больших полушарий головного мозга, осуществляется высший анализ, обеспечивающий наиболее точные приспособительные реакции организма. Приходящие сюда центростремительные нервные импульсы вызывают в соответствующих отделах коры нервные процессы, составляющие физиологическую основу ощущений. Большую роль при этом играют дифференцированные взаимоотношения процессов возбуждения и торможения.
Корковые отделы анализаторов состоят как из компактного скопления большого числа специализированных нервных клеток, так и из многочисленных отдельных нервных клеток, расположенных в соседних участках коры. Благодаря такому строению мозговых отделов анализаторов отсутствует их точное пространственное отграничение друг от друга, хотя в процессе эволюции мозга мозговые отделы анализаторов и получили более или менее определённую локализацию в коре.
Раздражители, вызывающие возбуждения в рецепторах, делятся на адекватные и неадекватные. Каждый рецептор имеет особое строение, благодаря чему он воспринимает только определённые по своему качеству раздражители, т. е. приспособлен к трансформированию в нервное возбуждение раздражений, исходящих от соответствующего особенностям его строения раздражителя. Например, глаз приспособлен только для восприятия и трансформации световых волн, ухо — звуковых волн и т. д. Эти раздражители получили название адекватных, т. е. соответствующих только данному рецептору. Адекватные раздражители могут, однако, вызывать нервное возбуждение только в рецепторах, а воздействие их на проводниковый или центральный отделы анализаторов не сопровождается возникновением возбуждения.
Вместе с тем есть ряд раздражителей, которые могут действовать на разные рецепторы, вызывая в каждом из них присущие последним возбуждения. Например, давление или электрический ток вызывают соответствующие возбуждения как в глазу, так и в органе слуха. При воздействии давлением или электрическим током на глаз мы будем получать характерные ощущения света, при воздействии тех же раздражителей на ушной аппарат — слуховые ощущения.
Такие раздражители получили название неадекватных, т. е. не соответствующих строго только определённым рецепторам, а способных вызвать нервное возбуждение в разных рецепторах. Неадекватные раздражители могут вызвать соответствующие возбуждения не только в рецепторах, но и при прямом воздействии на проводниковый или на корковый отделы анализаторов: при раздражении электрическим током зрительной области коры мы будем получать ощущения вспышек света.
Ощущения, вызываемые воздействием на любую часть анализатора неадекватных раздражителей, отличаются от тех, которые вызываются адекватными раздражителями. В последнем случае ощущения будут ясными, дифференцированными, отражающими объективные особенности внешних предметов или явлений. При действии же неадекватных раздражителей получаются ощущения того же качества (зрительные — при воздействии на зрительный анализатор, слуховые — при воздействии на слуховой анализатор), но только «элементарные», характеризующие качество данного ощущения в его самом общем виде (свет, звук), без дифференциации свойств предметов.
Эти факты, будучи истолкованы идеалистически, нашли своё выражение в так называемом «законе» специфической энергии органов чувств, впервые сформулированном физиологами-идеалистами в середине XIX в. По этой «теории» получалось, что ощущения не отражают внешнего мира, что они по самой своей природе независимы от особенностей физических раздражителей и отражают лишь особенности физиологических процессов, протекающих в нервной системе.