Το σωματοαισθητικό σύστημα διαχωρίζεται, σχηματικά, σε περιφερικό, που αφορά τα περιφερικά νεύρα και σε κεντρικό σωματοαισθητικό σύστημα που καλύπτει τον νωτιαίο μυελό και τον εγκέφαλο (Gottschalk A., et al. 2001). 

Τα περιφερικά νεύρα αποτελούνται από ένα σύνολο νευρικών κυττάρων, που ο πυρήνας τους ευρίσκεται στο  γάγγλιο της οπίσθιας ρίζας του περιφερικού νεύρου ενώ οι δενδρίτες τους δημιουργούν μία δέσμη και απλώνονται στην περιφέρεια γεμάτοι από τους ανάλογους αισθητήρες με τους οποίους λαμβάνουν πληροφορίες από το περιβάλλον. Οι νευράξονές τους δημιουργούν και αυτοί μία δέσμη ινών και καταλήγουν στο οπίσθιο κέρας του νωτιαίου μυελού δημιουργώντας συνάψεις με τους δευτερογενείς νευρώνες του ΚΝΣ. Ετσι μεταφέρεται μια πληροφορία-ερέθισμα από το περιβάλλον στον εγκέφαλο διαμέσου του νωτιαίου μυελού. Eπομένως ο πρωτογενής νευρώνας είναι το νευρικό κύτταρο του γαγγλίου της οπίσθιας ρίζας, ο δευτερογενής νευρώνας το νευρικό κύτταρο του οπίσθιου κέρατος του νωτιαίου μυελού και ο τριτογενής νευρώνας, τα νευρικά κύτταρα κυρίως του θαλάμου του εγκεφάλου που φθάνει το ερέθισμα διαμέσου του νωτιοθαλαμικού δεματίου. Η κεντρομόλος οδός του σωματοαισθητικού συστήματος καταλήγει στην σωματοαισθητική περιοχή του βρεγματικού λοβου δημιουργώντας το σωματοαισθητικό ανθρωπάριο (homunculus). Το τελευταίο αποτελεί μια εικονογραφική καταγραφή του ανθρώπινου σώματος από πλευράς αισθητηρίων στην επιφάνεια του βρεγματικού λοβού, με τις περιοχές των παλαμών, πελμάτων, χειλέων, γλώσσης, γεννητικών οργάνων να καταλαμβάνουν σημαντική περιοχή του εγκεφάλου μια και περιέχουν τις περισσότερες αισθητικές απολήξεις. Μπορεί να πει κανείς ότι το ανθρωπάριο μας δίνει μια ιδέα για το πως ο εγκέφαλος βλέπει τον άνθρωπο από πλευράς αισθητηρίων (Saladinand Kenneth 2007). Το ανθρωπάριο ή homunculus, δηλαδή «μικρός άνθρωπος» στα λατινικά, καταγράφηκε πρώτη φορά απο τον νευροχειρουργό Wilder Penfield, το έτος 1950.

Το σωματοαισθητικό σύστημα συμπληρώνει και μια κατιούσα (φυγόκεντρος) οδός που αρχίζει από τον φλοιό (βρεγματικός λόβός), συνεχίζει στο στέλεχος και τον μεσεγκέφαλο και καταλήγει στο οπίσθιο κέρας του νωτιαίου μυελού (οπισθοπλάγιο δεμάτιο) και κύριο στόχο έχει τον έλεγχο του πόνου από τον εγκέφαλο. Η ανατομική που περιγράψαμε αφορά τις αισθήσεις του πόνου, της αφής και της θερμοκρασίας, για τις υπόλοιπες αισθήσεις, όπως π.χ. τις δονήσεις, την στερεογνωσία κ.ά., ο δευτερογενής νευρώνας ευρίσκεται στο στέλεχος (Bhatnagar S. 2008).

Λογικά όμως θα απορήσει κάποιος και θα ρωτήσει γιατί ο οργανισμός χρησιμοποιεί ένα τόσο περίπλοκο σύστημα για να ενημερωθεί ο εγκέφαλος για τον πόνο και δεν συνδέεται απ΄ευθείας η περιφέρεια με μια μόνο νευρική ίνα με τον εγκέφαλο; Ας χρησιμοποιήσουμε το γλαφυρό παράδειγμα που μας δίδει ο νευροχειρούργος Frank Vertosick, Jr., στο βιβλίο του «Γιατί πονάμε; Η φυσική ιστορία του Πόνου». Ο εγκέφαλος μοιάζει με τον διευθύνοντα σύμβουλο μιας μεγάλης επιχείρησης. Τα μηνύματα πόνου δεν μπορούν να διαβιβαστούν απ’ευθείας στον εγκέφαλο για τον ίδιο λόγο που οι κατώτεροι υπάλληλοι δεν μπορούν να έχουν απ’ ευθείας πρόσβαση στον διευθύνοντα σύμβουλο. Σε μια επιχείρηση χιλιάδων υπαλλήλων, ο διευθύνων σύμβουλος σύντομα θα κατακλυζόνταν από ασήμαντα προβλήματα, τα οποία θα ήταν προτιμότερο να αντιμετωπιζόνταν από τους υφισταμένους του – για παράδειγμα, πόσους συνδετήρες χρειάζεται το λογιστήριο αυτόν το μήνα - και θα ήταν ανίκανος να πάρει αποφάσεις που αφορούν το σύνολο της επιχείρησης. Τα γάγγλια και οι αισθητήριοι νευρώνες λειτουργούν όπως τα μεσαία στελέχη επιχειρήσεων, που ελέγχουν προσεκτικά τα μικρά και επουσιώδη μηνύματα πόνου προτού εισέλθουν στον ενσυνείδητο νου μας. Ως πραγματικά μεσαία στελέχη, είναι επίσης εξουσιοδοτημένα να πάρουν απλούστερες δικές τους αποφάσεις, χωρίς καμία καθοδήγηση από κάποια ανώτερη αρχή. Για παράδειγμα, εάν οι αισθητικοί νευρώνες του νωτιαίου μυελού λάβουν την πληροφορία που υποδεικνύει ότι ένα μέλος βρίσκεται σε άμεσο κίνδυνο τραυματισμού, είναι σε θέση, χωρίς να πρέπει να πάρουν πρώτα έγκριση του εγκεφάλου, να ενεργοποιήσουν τους αντίστοιχους μύες αυτού του μέλους, ώστε να το απομακρύνουν από τον κίνδυνο. Η κίνηση ενός μέλους που κατευθύνεται μόνο από τον νωταίο μυελό, χωρίς καμιά συμμετοχή του εγκεφάλου, ονομάζεται αντανακλαστικό.

Ο Vertosick σε αυτό το παράδειγμα μας περιγράφει την αντίδραση του ατόμου όταν κάποιο μέλος του πλησιάζει κάποια πηγή θερμότητας που μπορεί να το βλάψει. Με το αντανακλαστικό το άτομο κερδίζει πολύτιμο χρόνο που σε μερικές περιπτώσεις μπορεί να είναι μικρής διάρκειας αλλά και μοιραίος.