ตัวรับความเจ็บปวด ( มาจากภาษาละตินnocere ' ทำร้ายหรือทำให้เจ็บ' ) คือเซลล์ประสาทรับความรู้สึกที่ตอบสนองต่อสิ่งเร้าที่ก่อให้เกิดความเสียหายหรืออาจก่อให้เกิดความเสียหายโดยการส่งสัญญาณ "ภัยคุกคามที่อาจเกิดขึ้น" ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}ไปยังไขสันหลังและสมอง สมองสร้างความรู้สึกเจ็บปวดเพื่อดึงความสนใจไปยังส่วนของร่างกาย เพื่อให้สามารถบรรเทาภัยคุกคามได้ กระบวนการนี้เรียกว่าการรับรู้ความเจ็บปวด 

การรับรู้ความเจ็บปวดมักจะเกิดขึ้นจากแรงกดและอุณหภูมิที่อาจก่อให้เกิดความเสียหายต่อเนื้อเยื่อ อุปสรรคหรือเกณฑ์ นี้ แตกต่างจากการตอบสนองต่อสิ่งเร้าที่ไวต่อการมองเห็น การได้ยิน การดมกลิ่น การลิ้มรส และการรับรู้ทางกายมากกว่า ประสบการณ์ของความเจ็บปวดเป็นเรื่องเฉพาะบุคคลและสามารถถูกระงับได้ด้วยความเครียดหรือถูกทำให้รุนแรงขึ้นด้วยการคาดการณ์ การกระตุ้นตัวรับความเจ็บปวดเพียงอย่างเดียวไม่ได้นำไปสู่การรับรู้ความเจ็บปวดเสมอไป เพราะการรับรู้ความเจ็บปวดนั้นขึ้นอยู่กับความถี่ของศักยภาพการกระทำการบูรณาการสัญญาณก่อนและหลังไซแนปส์ และอิทธิพลจากกระบวนการระดับสูงหรือส่วนกลาง ด้วย ^{[ 4 ​​]}

ตัวรับความเจ็บปวดในเนื้อเยื่อส่วนปลายจะตรวจจับสิ่งเร้าที่อาจเป็นอันตรายและส่งสัญญาณผ่านเส้นประสาทส่วนปลายไปยังไขสันหลัง ซึ่งจะส่งข้อมูลไปยังทาลามัสแล้วไปยังคอร์เทกซ์รับความรู้สึก ซึ่งเป็นบริเวณที่ประมวลผลตำแหน่งและความรุนแรงของความเจ็บปวด^{[ 5 ]} คอร์เทกซ์อินซูลาร์ ซึ่งเป็นอีกบริเวณสำคัญในเครือข่ายการประมวลผลความเจ็บปวด มีส่วนเกี่ยวข้องในการบูรณาการด้านความรู้สึกและอารมณ์ของความเจ็บปวด และการศึกษาต่างๆ ได้รายงานถึงการทำงานที่ผิดปกติและปริมาตรของเนื้อเยื่อสีเทาที่ลดลงในบริเวณนี้ในบุคคลที่มีอาการปวดเรื้อรัง^{[ 6 ]}

ชาร์ลส์ สก็อตต์ เชอร์ริงตัน ค้นพบโนซิเซปเตอร์ในปี 1906 ในศตวรรษก่อนหน้านี้ นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าสัตว์เปรียบเสมือนอุปกรณ์เชิงกลที่แปลงพลังงานของสิ่งเร้าทางประสาทสัมผัสไปเป็นการตอบสนองทางมอเตอร์ เชอร์ริงตันใช้การทดลองที่แตกต่างกันมากมายเพื่อแสดงให้เห็นว่าการกระตุ้นประเภทต่างๆ ต่อสนามรับรู้ของเส้นใยประสาทนำเข้าทำให้เกิดการตอบสนองที่แตกต่างกัน สิ่งเร้าที่รุนแรงบางอย่างกระตุ้นให้เกิดการถอน ตัวแบบรีเฟล็กซ์ การตอบสนองของระบบประสาทอัตโนมัติบางอย่างและความเจ็บปวดตัวรับเฉพาะสำหรับสิ่งเร้าที่รุนแรงเหล่านี้เรียกว่าโนซิเซปเตอร์^{[ 7 ]}

การศึกษาเกี่ยวกับตัวรับความเจ็บปวดได้ดำเนินการในมนุษย์ที่รู้สึกตัวรวมถึงแบบจำลองสัตว์ทดแทน กระบวนการนี้ทำได้ยากเนื่องจากวิธีการรุกรานที่อาจเปลี่ยนแปลงกิจกรรมของเซลล์ของตัวรับความเจ็บปวดที่กำลังศึกษา ความไม่สามารถบันทึกจากโครงสร้างประสาทขนาดเล็ก และความไม่แน่นอนใน ระบบ แบบจำลองสัตว์ว่าการตอบสนองควรเกิดจากความเจ็บปวดหรือปัจจัยอื่น^{[ 4 ]}

ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ตัวรับความเจ็บปวดพบได้ในทุกส่วนของร่างกายที่สามารถรับรู้สิ่งเร้าที่เป็นอันตรายได้ ตัวรับความเจ็บปวดภายนอกพบได้ในเนื้อเยื่อเช่นผิวหนัง ( ตัวรับความเจ็บปวดที่ผิวหนัง ) กระจกตาและเยื่อเมือกตัวรับความเจ็บปวดภายในพบได้ในอวัยวะต่างๆ เช่นกล้ามเนื้อข้อต่อ กระเพาะปัสสาวะอวัยวะภายใน และระบบทางเดินอาหาร เซลล์ประสาทเหล่านี้มีตัวอยู่ที่ปมประสาทรากหลังหรือปมประสาทไตรเจมินั ล ^{[ 8 ]}ปมประสาทไตรเจมินัลเป็นเส้นประสาทเฉพาะสำหรับใบหน้า ในขณะที่ปมประสาทรากหลังเกี่ยวข้องกับส่วนอื่นๆ ของร่างกาย แอกซอนขยายเข้าไปในระบบประสาทส่วนปลายและสิ้นสุดที่กิ่งก้านเพื่อสร้างสนามรับรู้

ตัวรับความเจ็บปวดมักจะไม่มีกระแสไฟฟ้าเมื่อไม่ได้รับการกระตุ้น^{[ 4 ]}ปลายประสาทส่วนปลายของตัวรับความเจ็บปวดที่ เจริญเต็มที่คือบริเวณ ที่ตรวจจับและแปลงสิ่งเร้าที่เป็นอันตรายให้เป็นพลังงานไฟฟ้า^{[ 9 ]}เมื่อพลังงานไฟฟ้าถึงค่าเกณฑ์ จะเกิด ศักย์ไฟฟ้าขึ้นและส่งไปยังระบบประสาทส่วนกลาง (CNS) ซึ่งนำไปสู่ลำดับเหตุการณ์ที่ทำให้เกิดการรับรู้ความเจ็บปวดอย่างมีสติ ความเฉพาะเจาะจงของตัวรับความเจ็บปวดถูกกำหนดโดยเกณฑ์ที่สูงสำหรับลักษณะเฉพาะของสิ่งเร้าเท่านั้น ตัวรับความเจ็บปวดจะถูกกระตุ้นก็ต่อเมื่อถึงเกณฑ์ที่สูงแล้วเท่านั้น ไม่ว่าจะเป็นจากสภาพแวดล้อมทางเคมี ความร้อน หรือกลไก

ในแง่ของความเร็วในการนำกระแสประสาท ตัวรับความเจ็บปวดแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม เส้นใยAδมีปลอกไมอีลินหุ้มและสามารถทำให้ศักยภาพการกระทำเดินทางไปยังระบบประสาทส่วนกลางด้วยความเร็ว 5 ถึง 30 เมตร/วินาทีเส้นใย Cนำกระแสประสาทได้ช้ากว่าด้วยความเร็ว 0.4 ถึง 2 เมตร/วินาที เนื่องจากมีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่าและมีปลอกไมอีลินหุ้ม เส้นใยน้อยหรือไม่มีเลย ^{[ 10 ] [ 4 ]}ผลที่ตามมาคือ ความเจ็บปวดเกิดขึ้นสองระยะ: ระยะแรกเป็นความเจ็บปวดที่แหลมคมมากซึ่งเกี่ยวข้องกับเส้นใย Aδ และระยะที่สองเป็นความเจ็บปวดที่ยาวนานกว่าและรุนแรงน้อยกว่าเล็กน้อยจากเส้นใย C การกระตุ้นเส้นใย C อย่างมากหรือเป็นเวลานานจะส่งผลให้เกิดการสะสมอย่างต่อเนื่องในส่วนหลังของไขสันหลัง ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าwind-upซึ่งคล้ายกับอาการชักเกร็งในกล้ามเนื้อ Wind-up เพิ่มโอกาสที่จะมีความไวต่อความเจ็บปวดมากขึ้น^{[ 11 ]}

วิถีประสาทรับความเจ็บปวดเกี่ยวข้องกับการส่งผ่านข้อมูลทางประสาทสัมผัสจากตัวรับความเจ็บปวดส่วนปลายของเส้นใยประสาทชนิด C ไปยังส่วนหลังของไขสันหลัง สัญญาณไซแนปส์เหล่านี้จะถูกส่งต่อไปยังเซลล์ประสาทลำดับที่สองในชั้นที่ 1 และ 2 ซึ่งทำหน้าที่เป็นจุดเริ่มต้นของข้อมูลความเจ็บปวดที่เข้าสู่ระบบประสาทส่วนกลาง เซลล์ประสาทเหล่านี้มีบทบาทสำคัญในการควบคุมระดับการส่งผ่านความเจ็บปวดที่ข้ามไปยังด้านตรงข้ามและขึ้นไปยังวิถีประสาทหลัก ซึ่งเป็นที่ตั้งของวิถีประสาทไขสันหลังไปยังทาลามัสและวิถีประสาทไขสันหลังไปยังเรติคูลาร์ วิถีประสาทไขสันหลังที่ขึ้นไปเหล่านี้จะส่งและระบุตำแหน่งข้อมูลความเจ็บปวดจากส่วนปลาย (ร่างกาย) ไปยังก้านสมอง จากทาลามัส วิถีประสาทเหล่านี้จะต่อไปยังบริเวณสมอง เช่น คอร์เทกซ์รับความรู้สึกทางกาย อินซูลา และคอร์เทกซ์ซิงกูเลตส่วนหน้า ซึ่งเป็นบริเวณที่ประมวลผลมิติทางกายภาพ อารมณ์ และการรับรู้ของความเจ็บปวด

ความไวของตัวรับความเจ็บปวดถูกปรับเปลี่ยนโดยตัวกลางหลากหลายชนิดในช่องว่างนอกเซลล์ เช่น โมเลกุลที่เป็นพิษและอักเสบ^{[ 17 ] [ 4 ]}การไวต่อความเจ็บปวดที่ส่วนปลายแสดงถึงรูปแบบหนึ่งของความยืดหยุ่นในการทำงานของตัวรับความเจ็บปวด ตัวรับความเจ็บปวดสามารถเปลี่ยนจากการเป็นเพียงตัวตรวจจับสิ่งเร้าที่เป็นอันตรายไปเป็นตัวตรวจจับสิ่งเร้าที่ไม่เป็นอันตราย ผลที่ได้คือสิ่งเร้าที่มีความเข้มต่ำจากกิจกรรมปกติจะทำให้เกิดความรู้สึกเจ็บปวด ซึ่งโดยทั่วไปเรียกว่า ภาวะไวต่อความเจ็บปวด (hyperalgesia ) การอักเสบเป็นสาเหตุทั่วไปอย่างหนึ่งที่ส่งผลให้ตัวรับความเจ็บปวดไวต่อความเจ็บปวด โดยปกติแล้วภาวะไวต่อความเจ็บปวดจะหยุดลงเมื่อการอักเสบลดลง อย่างไรก็ตาม บางครั้งความบกพร่องทางพันธุกรรมและ/หรือการบาดเจ็บซ้ำๆ อาจส่งผลให้เกิด ภาวะไวต่อความเจ็บปวด (allodynia)คือสิ่งเร้าที่ไม่เป็นอันตรายอย่างสมบูรณ์ เช่น การสัมผัสเบาๆ ทำให้เกิดความเจ็บปวดอย่างรุนแรง ภาวะไวต่อความเจ็บปวดอาจเกิดขึ้นได้เมื่อตัวรับความเจ็บปวดในเส้นประสาทส่วนปลายเสียหาย ซึ่งอาจส่งผลให้เกิดภาวะขาดการเชื่อมต่อของเส้นประสาท (deafferentation) ซึ่งหมายถึงการพัฒนาของกระบวนการส่วนกลางที่แตกต่างกันจากเส้นประสาทรับความรู้สึกที่ยังคงอยู่ ในสถานการณ์นี้ แอกซอนรากหลังที่รอดชีวิตของตัวรับความเจ็บปวดสามารถสัมผัสกับไขสันหลังได้ จึงทำให้อินพุตปกติเปลี่ยนแปลงไป^{[ 11 ]}

ตัวรับความเจ็บปวดพัฒนามาจากเซลล์ต้นกำเนิดของสันประสาท ในช่วง การเกิดของตัวอ่อน สันประสาทมีบทบาทสำคัญในการพัฒนาในช่วงต้นของสัตว์มีกระดูกสันหลัง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการพัฒนาระบบประสาทส่วนปลาย (PNS) เซลล์ต้นกำเนิดของสันประสาทจะแยกตัวออกจากท่อประสาทเมื่อปิดตัวลง และตัวรับความเจ็บปวดจะเติบโตจากส่วนหลังของเนื้อเยื่อสันประสาทนี้ พวกมันก่อตัวขึ้นในช่วงปลายของการสร้างเซลล์ประสาท เซลล์ที่ก่อตัวขึ้นก่อนหน้านี้จากบริเวณนี้สามารถกลายเป็นตัวรับที่ไม่รับรู้ความเจ็บปวดได้ ไม่ว่าจะเป็นตัวรับการรับรู้ตำแหน่ง หรือ ตัวรับกลไกที่มีเกณฑ์ต่ำเซลล์ประสาททั้งหมดที่ได้มาจากสันประสาท รวมถึงตัวรับความเจ็บปวดในตัวอ่อน แสดงออกถึงไคเนสตัวรับทรอปโปไมโอซิน A (TrkA) ซึ่งเป็นตัวรับ ปัจจัย การเจริญเติบโตของเส้นประสาท (NGF) อย่างไรก็ตาม ปัจจัยการถอดรหัสที่กำหนดชนิดของตัวรับความเจ็บปวดยังคงไม่ชัดเจน^{[ 13 ]}

หลังจากการสร้างเซลล์ประสาทรับความรู้สึกแล้ว จะเกิดการแบ่งแยกและก่อตัวเป็นตัวรับความเจ็บปวดสองประเภท ได้แก่ ตัวรับความเจ็บปวดชนิดเปปไทด์และตัวรับความเจ็บปวดชนิดไม่ใช่เปปไทด์ ซึ่งแต่ละชนิดจะแสดงออกถึงช่องไอออนและตัวรับที่แตกต่างกัน ความเชี่ยวชาญเฉพาะด้านนี้ทำให้ตัวรับสามารถส่งสัญญาณไปยังเป้าหมายส่วนกลางและส่วนปลายที่แตกต่างกัน การแบ่งแยกนี้เกิดขึ้นทั้งในระยะก่อนและหลังคลอด ตัวรับความเจ็บปวดชนิดไม่ใช่เปปไทด์จะปิดการทำงานของ TrkA และเริ่มแสดงออกถึงโปรโตออนโคยีน RETซึ่งเป็นส่วนประกอบการส่งสัญญาณข้ามเยื่อหุ้มเซลล์ที่ช่วยให้เกิดการแสดงออกของปัจจัยกระตุ้นการเจริญเติบโตของเซลล์ประสาทที่ได้จากเซลล์เกลีย (GDNF) การเปลี่ยนแปลงนี้ได้รับการช่วยเหลือจากปัจจัยการถอดรหัสที่เกี่ยวข้องกับรันต์ 1 (RUNX1) ซึ่งมีความสำคัญต่อการพัฒนาตัวรับความเจ็บปวดชนิดไม่ใช่เปปไทด์ ในทางตรงกันข้าม ตัวรับความเจ็บปวดชนิดเปปไทด์ยังคงใช้ TrkA ต่อไป และแสดงออกถึงปัจจัยการเจริญเติบโตที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง ปัจจุบันมีการวิจัยมากมายเกี่ยวกับความแตกต่างระหว่างตัวรับความเจ็บปวด^{[ 13 ]}

การรับรู้ความเจ็บปวดได้รับการบันทึกไว้ในสัตว์ที่ไม่ใช่สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม^{[ 18 ]}รวมถึงปลา^{[ 19 ]} และ สัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังหลากหลายชนิดรวมถึงปลิง [ ^{20 ]}หนอนตัวกลม^{[ 21 ]}ทากทะเล^{[ 22 ]}และ ตัว อ่อนแมลงวันผลไม้^{[ 23 ] แม้ว่าเซลล์ประสาทเหล่านี้อาจมีเส้นทางและความสัมพันธ์กับระบบประสาทส่วนกลางที่แตกต่างจากเซลล์ประสาทรับความเจ็บปวดของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม แต่เซลล์ประสาท รับ}ความเจ็บปวดในสัตว์ที่ไม่ใช่สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมมักจะตอบสนองต่อสิ่งเร้าที่คล้ายคลึงกันกับสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม เช่น อุณหภูมิสูง (40 องศาเซลเซียสขึ้นไป) ค่า pH ต่ำ แคปไซซินและความเสียหายของเนื้อเยื่อ

ตัวอย่างเช่น ในแมลงวันผลไม้ เซลล์ประสาทรับความรู้สึกแบบหลายเดนไดรต์เฉพาะมีบทบาทในการรับรู้ความเจ็บปวด^{[ 24 ]}ในหอย การตอบสนองต่อความเจ็บปวดจะถูกควบคุมโดยเซลล์ประสาทรับความรู้สึกที่เท้า^{[ 25 ] [ 26 ]}ในทางกลับกัน สัตว์จำพวกกุ้งใช้เซลล์รับความรู้สึกหลายประเภท รวมถึงอวัยวะรับเสียงและตัวรับแรงกล เพื่อตรวจจับสิ่งเร้าที่อาจก่อให้เกิดความเสียหาย (ดูเพิ่มเติมที่ความเจ็บปวดในสัตว์จำพวกกุ้ง )

• แคปไซซินและกลไกการออกฤทธิ์ในตัวรับความเจ็บปวด
• โนซิเซปตินและตัวรับโนซิเซปติน
• ไพเพอรีนจากพริกไทยดำ
• ช่องไอออนTRPC