Đau được phân thành hai loại chính: đau nhanh và đau chậm. Đau nhanh được cảm nhận thấy trong vòng khoảng 0.1 giây sau khi một kích thích đau được gây ra, trong khi mà đau chậm bắt đầu chỉ sau 1 giây hoặc hơn và sau đó tăng từ từ trong vài giây và đôi khi trong vài phút. Trong chương này, chúng ta sẽ thấy quá trình hình thành hai loại đau này là khác nhau và mỗi loại lại có những đặc tính đặc biệt.
Đau nhanh cũng được miêu tả bằng nhiều tên khác, như đau buốt (sharp pain), đau nhói (pricking pain), đau cấp tính (acute pain) và đau dữ dội (electric pain). Loại đau này được cảm thấy khi một cây kim đâm vào da, khi da bị cắt bởi dao, hoặc khi da bị bỏng đột ngột. Nó cũng được cảm thấy khi da chịu một cú điện giật. Đau nhói nhanh không thể cảm nhận được trong hầu hết cac mô sâu của cơ thể.
Đau chậm cũng được gọi bởi nhiều tên khác, như đau nóng rát (slow burning pain), đau âm ỉ (aching pain), đau nhức (throbbing pain), đau quặn (nauseous pain), và đau dai dẳng (chronic pain). Loại đau này thường liên quan đến sự hủy hoại mô. Nó có thể dẫn đến kéo dài, hầu hết đau không thể chịu nổi. Đau chậm có thể xảy ra trên da và trong hầu hết bất kỳ mô hay cơ quan sâu nào.
Receptor đau là đầu tận tự do của dây thần kinh. Các receptor đau trong da và trong các mô khác là các đầu tận cùng tự do của các dây thần kinh. Chúnng có nhiều trên bề mặt da cũng như trong các nội tạng, như màng xương, thành động mạch, màng khớp, liềm đại não và lều tiểu não trong vòm sọ. Hầu hết mô sâu khác trong cơ thể chỉ có rải rác các đầu mút tận cùng đau, tuy nhiên tổn thương mô lan rộng ở đây có thể tổng hợp lại gây lên đau chậm, âm ỉ, kéo dài ở hầu hết các vùng này.
Ba loại recepter (thụ thể) nhận cảm đau là: cơ học, nhiệt và hóa học. Đau có thể được tạo ra bởi nhiều loại kích thích được phân ra như: kích thích cơ, nhiệt, hóa học. Thông thường, đau nhanh được gây ra bởi loại kích thích cơ và nhiệt, trong khi đau chậm có thể được gây ra bởi cả ba loại kích thích. Một vài chất hóa học gây ra đau theo cơ chế hóa học là bradykinin, serotonin, histamine, potassium ions, acids, acetyl-choline, và proteolytic enzymes. Thêm vào đó, prostaglandins và chất P làm tăng sự nhạy cảm của đầu tận gây đau nhưng nó không trực tiếp kích thích chúng. Các chất hóa học là đặc biệt quan trọng trong kích thích đau chậm, loại đau mà xảy ra sau khi mô bị tổn thương.
Tính trơ của các receptor đau. Trái ngược lại với hầu hết với các receptor cảm giác khác của cơ thể, các receptor đau thích ứng rất ít và thậm chí không thích ứng. Trong thực tế, trong một vài trường hợp, sự hưng phấn của các sợi dẫn truyền cảm giác đau tăng dần một cách từ từ khi mà kích thích đau vẫn tiếp tục, đặc biệt là loại đau chậm, âm ỉ, quặn thắt. Sự tăng nhạy cảm của các receptor đau như này được gọi là chứng tăng cảm đau (hyperalgesia) Có thể dễ dàng hiểu được tầm quan trọng của sự trơ của receptor đau là vì nó dể cho đau tiếp tục báo cho con người biết kích thích phá hủy mô vẫn còn.
Trung bình một người bắt đầu cảm thấy đau khi da bị nóng trên 45 độ C. Đây cũng là nhiệt độ mà mô bắt đầu bị phá hủy bởi tác nhân nhiệt; thực tế là, mô thậm chí bị hủy hoại nếu nhiệt độ duy trì trên mức này. Do đó, rõ ràng rằng đau do nhiệt có liên quan một cách chặt chẽ với tỷ lệ hủy hoại mô đang diễn ra và không liên quan với tỷ lệ mô đã bị tổn thương hoàn toàn. Cường độ đau cũng liên quan chặt chẽ với tỷ lệ phá hủy mô do nguyên nhân khác ngoài nhiệt, như nhiễm khuẩn, thiếu máu cục bộ mô, đụng giập mô, vv...
Tầm quan trọng đặc biệt của kích thích đau bằng các chất hóa học trong suốt quá trình phá hủy mô. Những phần triết từ mô bị phá hủy có thể gây đau một cách dữ dội khi được tiêm ở dưới da lành. Hầu hết những chất hóa học được giải phóng ra trong giai đoạn sớm kích thích receptor đau bằng con đường hóa học được tìm ra trong những phần triết này. Một chất hóa học mà dường như gây đau nhiều hơn các chất hóa học khác là bradykinin. Các nhà khoa học cho rằng bradykinin có lẽ là tác nhân gây đau nhiều nhất sau khi mô tổn thương. Ngoài ra, mức độ đau được thấy có liên quan sự tăng nồng độ ion Na hoặc sự tăng enzym ly giả protein (proteolytic), bằng cách tấn công trực tiếp đầu mút tận cùng dây thần kinh và kích thích đau nhờ vào việc làm màng dây thần kinh thấm ion nhiều hơn.
Thiếu máu cục bộ là một nguyên nhân gây đau. Khi máu chảy tới một mô bị hạn chế, mô thường trở nên rất đau trong vòng vài phút. Tốc độ chuyển hóa của mô càng lớn, đau xuất hiện càng dữ dội hơn. Ví dụ, khi băng đo huyết áp quấn quanh phần cánh tay trên và bơm căng cho tới khi động mạch ngừng đập, cử động cơ cánh tay thường có thể gây đau cơ trong vòng 15-20 giây. Trong khi không co cơ, đau có lẽ sẽ trì hoãn trong 3 đến 4 phút mặc dù cơ không có máu chảy đến.
Một trong những gọi ý nguyên nhân gây đau được đưa ra trong quá trình thiếu máu cục bộ là sự tích tụ lượng lớn acid lactic trong mô, acid lactic được tạo thành của quá trình chuyển hóa yếm khí (chuyển hóa không có oxy). Nó cũng có khả năng rằng, các tác nhân hóa học khác, như bradykinin và enzyme proteolytic, được hình thành từ trong mô vì sự phá hủy tế bào và những tác nhân này, trong đó có acid lactic, kích thích đầu tận cùng dây thần kinh dẫn truyền đau.
Sự co thắt cơ là một nguyên nhân gây đau. Sự co thắt cơ cũng là một nguyên nhân thường gây đau và là cơ sở của nhiều hội chứng đau lâm sàng. Dạng đau này là kết quả của sự kích thích trực tiếp lên thụ thể cơ học khi cơ co thắt, nhưng cảm giác đau cũng có thể là hệ quả gián tiếp của co cơ vì co cơ đè ép vào mạch máu và gây nên thiếu máu cục bộ. Trong khi đó, công co thắt còn làm tăng mức độ chuyển hóa tại mô cơ. Vì thế, sự thiếu máu nuôi ldưỡng mô lại càng là điều kiện thúc đẩy cơn đau thêm nặng nề, thông qua giải phóng các chất dẫn truyền tại thụ thể nhận cảm hóa học.