Боль характеризуется группой неприятных физических и эмоциональных ощущений, которые включают вегетативные, психические и двигательные реакции. Существуют два механизма возникновения болевых ощущений: быстро проводимые потенциалы действия, которые распространяются по миелиновым аксонам большого диаметра, приводят к острой, хорошо локализованной колющей или режущей боли, более медленно проводимые потенциальные действия, которые распространяются по немиелинизированным аксонам меньшего диаметра, приводят к жгучей боли. Исследования показывают, что болевые рецепторы характеризуются одинаковой чувствительностью, которая существенно не изменяется.
Несмотря на то что в дорсальностолбчатой/медиально-петлевой системе отсутствуют болевые волокна, тактильные рецепторы и механорецепторы нередко активируются теми же раздражителями, которые воздействуют на болевые рецепторы. Потенциалы действия из тактильных рецепторов помогают локализовать источник боли и следить за изменениями стимулов. Поверхностная боль четко локализована вследствие одновременного раздражения болевых рецепторов и механорецепторов кожи. Глубокая, или висцеральная, боль менее локализована ввиду значительно меньшего количества механорецепторов в более глубоких структурах и обычно воспринимается как рассеянная боль.
Нейроны дорсально-столбчатой/ медиальнопетлевой системы участвуют в так называемой теории воротного контроля болевого восприятия. Первичные нейроны дорсально-столбчатой/ медиальнопетлевой системы формируют коллатеральные ветви, которые образуют синапсы с интернейронами в заднем роге спинного мозга. Эти интернейроны оказывают тормозное воздействие на вторичные нейроны латерального спиноталамического пути. Таким образом, болевые потенциалы действия, идущие через латеральный спиноталамический путь, могут подавляться потенциалами действия, которые возникают в нейронах дорсально-столбчатой/медиальнопетлевой системы Подобная структура может служить входными «воротами» для болевых импульсов, передаваемых в латеральном спиноталамическом пути. Повышенная активность дорсально-столбчатой/медиальнопетлевой системы ведет к закрыванию «ворот», что уменьшает болевые потенциалы действия, передаваемые в латеральном спиноталамическом пути. Нисходящие проводящие нервные пути, идущие из коры большого мозга или из других участков большого мозга, могут также регулировать вход в эти «ворота».
Эта теория может объяснить физиологическую основу следующих методов, которые применяются для снижения интенсивности хронической боли: электростимуляция нейронов дорсально- столбчатой/медиальнопетлевой системы, чрескожная электростимуляция (воздействие слабого электрического стимула на кожу), акупунктура, массаж и физические упражнения (известно, что легкая боль снимается потиранием). Это может обьяснить. почему интенсивное растирание большого участка кожи вокруг источника колющей боли, как правило. ведет к снижению интенсивности болевых ощущений. Поэтому программы физических упражнений являются важным компонентом мер. направленных на устранение хронической боли, не связанной с каким-нибудь заболеванием. Потенциалы действия, инициированные методом акупунктуры, могут действовать через входной «воротный» механизм, где на торможение потенциалов действия в нейронах, которые посылают болевые импульсы вверх в спинной мозг, влияют сенсорные клетки, которые формируют коллатеральные ветви к заднему рогу серого вещества спинного мозга.