A sensação de dor evoluiu para garantir que os organismos evitem estímulos prejudiciais ou letais. Há um forte componente emocional na dor, mas também uma base fisiológica real para o sentimento. Estudos de fisiologia da dor revelaram que a dor é sentida e transmitida ao cérebro, assim como outras sensações físicas, como temperatura ou toque.
Muitos animais, incluindo seres humanos, possuem receptores específicos para a dor chamados nocioceptores. Estes existem por todo o corpo, com exceção do cérebro, e são terminações nervosas livres. Na presença de estímulos dolorosos, eles causam o disparo da célula nocioceptora. Pode haver muitas causas potenciais de dor, uma vez que estímulos mecânicos, químicos, elétricos e biológicos podem levar ao disparo.
Após o disparo inicial do nocioceptor, o sinal é transmitido para outras células que transmitem as informações à medula espinhal e ao cérebro. De acordo com a pesquisa moderna em fisiologia da dor, a dor é percebida quando esses sinais atingem o sistema nervoso central. O tálamo é a primeira área em que a dor é sentida.
O sinal é transportado para o sistema límbico, responsável pelo aspecto emocional da dor e, simultaneamente, pelo córtex cerebral. Aqui, a interpretação e a percepção da dor ocorrem. Algumas partes do córtex, incluindo o córtex sensorial primário, permitem localizar a fonte da dor.
Existem dois tipos diferentes de fibras nervosas na fisiologia da dor, que são responsáveis por dois tipos de dor. O primeiro tipo, chamado de fibras A, retransmite informações rápidas sobre dores súbitas, como cortes ou queimaduras. A transmissão rápida permite reações reflexas, como afastar-se da causa da dor, antes que o cérebro perceba a própria dor.
Outro tipo de fibra nervosa importante na fisiologia da dor é a fibra C menor. Essas fibras transmitem mensagens após a sensação inicial de dor e transmitem as dores maçantes, ou queimaduras leves, que se seguem a uma dor inicial mais aguda. As mensagens das fibras C são transmitidas mais lentamente devido ao seu tamanho e porque seus axônios não estão envolvidos na mielina. Eles são responsáveis por algumas sensações de dor crônica.
Vários alvos para medicamentos para dor foram evidenciados pelo entendimento da fisiologia da dor. Muitos tratamentos para a dor concentram-se na inibição dos sinais de dor relacionados ao componente emocional da dor, incluindo analgésicos narcóticos. Os analgésicos de venda livre geralmente reduzem a inflamação e a transmissão dos sinais iniciais de dor dos nocioceptores. Ainda outros medicamentos para a dor incluem medicamentos antiepiléticos que buscam impedir a percepção contínua da dor por células que falham no sistema nervoso.