Los axones sensitivos primarios que transportan información sensitiva destinada a la percepción consciente se originan en receptores de tejidos superficiales y profundos. Estos axones entran en el SNC a través de las raíces dorsales y finalizan en núcleos sensitivos secundarios de la médula espinal o el tronco del encéfalo. Los axones sensitivos secundarios que salen de estos núcleos cruzan la línea media (se decusan), ascienden como vías lemniscales y finalizan en el tálamo contralateral. Estos núcleos talámicos específicos después se proyectan hacia regiones específicas también del córtex sensitivo primario, donde tiene lugar el análisis preciso de la información sensitiva entrante percibida conscientemente. La información somatosensitiva es dirigida hacia dos categorías de vías: protopáticas y epicríticas. La información epicrítica (sensibilidad precisa, discriminativa; sensación de vibración; sentido de posición de las articulaciones) es trasducida por neuronas sensitivas primarias (células ganglionares de la raíz dorsal) que envían axones mielínicos hacia neuronas del bulbo raquídeo, el núcleo grácil (parte inferior del cuerpo, T6 y por debajo) y el núcleo cuneiforme (parte superior del cuerpo, por encima de T6). Los núcleos grácil y cuneiforme dan lugar al lemnisco medial, una vía sensitiva secundaria decusada que finaliza en el núcleo ventral posterolateral (VPL) del tálamo. Este núcleo talámico tiene proyecciones recíprocas con neuronas corticales del giro poscentral (áreas de Brodmann 1, 1 y 2). Todo este sistema somatosensitivo epicrítico está altamente organizado desde un punto de vista topogáfico con cada región del cuerpo representada en cada núcleo y vía axónica. La información protopática (dolor, sensación de temperatura, tacto ligero en movimiento) es trasducida por neuronas sensitivas primarias (células ganglionares de la raíz dorsal) que se proyectan principalmente a través de pequeños axones mielónicos y amielínicos hacia neuronas del asta dorsal de la médula espinal. Estas neuronas de la médula espinal dan lugar al tracto espinotalámico (lemnisco espinal), una vía sensitiva secundaria que finaliza en diferentes regiones neuronales del núcleo VPL del tálamo. Esta porción del núcleo VPL se comunica principalmente con el córtex sensitivo primario (SI) y con un área secundaria del córtex somatosensitivo (SII) posterior al giro poscentral lateral. Algunos axones protopáticos nociceptivos amielínicos que finalizan en el asta dorsal de la médula espinal que se proyectan principalmente hacia la formación reticular del tronco del encéfalo (vía espinorreticular). Este sistema del dolor más difuso es procesado a través de los núcleos talámicos no específicos con proyecciones hacia los córtex somatosensitivos y regiones más extensas del córtex cerebral. Este sistema puede provocar la percepción del dolor insoportable de larga duración que puede exceder la duración e intensidad del estímulo periférico directo. La activación crónica de este sistema puede producir dolor neuropático crónico, que persiste y es reforzado por mecanismos centrales.
