נוסיספציה, המכונה לרוב תחושת כאב, הינה תהליך שבו גירוי מזיק מועבר דרך הפריפריה ומערכות עצבים מרכזיות כדי להזהיר מפני פגיעה או נזק אפשריים. כאשר מזוהה אות מזיק, מופעלים נוסיצפטורים, קצוות עצבים חופשיים. תאי פִיטוּם קרובים משחררים כימיקלים, כגון היסטמינים, בעוד מקרופאגים מפרישים ציטוקינים, חלבונים קטנים שהם גורמים קריטיים לתקשורת חיסונית.במקביל, האקסונים של הנוסיצפטורים מעבירים את האות לקרן הגבית של חוט השדרה בעיקר דרך שני סיבי כאב שונים. הראשונים שעוברים תפעול דלתא מצופי מיאלין-A הם סיבי, אשר מוליכים כאב מיידי חד וממוקד במהירות רבה מאוד כדי לאפשר לגוף לסגת מהגירוי המזיק. C סוג אחר של אקסונים הם סיבי, אשר מוליכים לאט בשל חוסר ציפוי מיאלין, ומעבירים כאב עז ומתמשך.מחוט השדרה, אותות הכאב חוצים ועוברים לגזע המוח, ואחריו לתלמוס ולקליפה סומטוסנסורית, שבהם אותות הכאב מתפרשים כדי לקבוע את מיקום הפגיעה. אזורי מוח נוספים מעבדים את הכאב, בעיקר מבנים קורטיקו-לימביים, לרבות האמיגדלה וקליפת המוח הקדם-מצחית הקשורים לזיכרונות רגשיים וקוגניציה. בסופו של דבר, האינטראקציות המרובות בתוך המוח תורמות לתפיסה הסובייקטיבית שאנשים חווים.