A.在脊髓损伤后，背角感觉神经元会出现生理变化，包括背角神经细胞的异常自发和诱发电位的增加，伤害性刺激可引起原始感受器C纤维释放兴奋性氨基酸神经递质作用在脊髓背角。长时间高密度的伤害性刺激可以激活NMDA受体，NMDA受体可以引起中枢敏化的递质级联释放。B.在分子水平，双侧脊髓背角（腰椎L1-L4）异常表达的Na+通道被认为是高敏反应的主要原因。这些疼痛的中间神经元作为疼痛的放大器增加了对伤害性刺激及非伤害性刺激易感性。C.脊髓损伤后，人类及动物模型中下丘脑神经元发生了变化。在动物模型中，VPL轴的神经元的兴奋性直接或间接的增加；出现SCI的模型中也可以发现VPL轴的血流呈现出局部增加的现象。D.像脊髓背角，下丘脑的神经元，在出现SCI后，表现出对伤害性刺激及非伤害性刺激的高敏感性。出现SCI的情形时，在未接受来自脊髓背角神经元传入信号时，VPL神经元自发表现出高敏感性意味着出现SCI的患者，下丘脑也许是疼痛在中枢神经系统中的表现区。