2.病理机制
中枢性疼痛的机制与外周伤害性疼痛的机制明显不同。一般外周组织病变和损伤所造成的伤害性刺激经上行传导束到感觉皮层，都会产生即时的定位准确的疼痛感，因果关系较为明确。例如遇到手部刀割伤，几乎所有人(特殊情况除外)都会感到性质相同的十分明确的疼痛，只是个体的耐受性有差别而已。与此不同的是，在中枢神经系统内沿脊髓、脑干、丘脑到皮层的传导通路上几乎任何部位的病理损害都有产生中枢性疼痛的可能，但是即使是上述相同结构的相同病理损害，却只有部分患者出现中枢性疼痛，即因果关系不十分明确。因此，不能用伤害性冲动传入模式及疼痛的闸门机制解释中枢性疼痛。临床观察到中枢性疼痛存在着明显的个体差异，心理和社会因素起着重要作用。
目前中枢性疼痛的机制尚不明确，推测产生中枢性疼痛的机制可能为以下几方面：
2.1大脑是接受、整合和处理信息的主体，大脑所储存的信息被不断传入的冲动所调整。即使在无正常信息传入时，大脑也在不断地、主动地调整和整合已有的传入信息，并形成较持久的印迹。同样，大脑也对传入的疼痛信息进行整合和记忆。有理由推测，这一活动不是在初级感觉投射皮质区内进行，而是在与之相邻的区域及皮层下结构中共同形成。临床证据表明在中枢神经传导路径完全阻断(如脊髓断裂)的情况下，大脑仍能感到类似来自远端肢体伤害性刺激所引起的疼痛，这种疼痛感觉往往延迟于损伤之后，并持久存在。
2.2丘脑是将来自脊髓和脑干的各种感觉信息向大脑皮质传递的中继站。丘脑在向大脑皮质传递伤害性刺激的同时，还有一定的识别疼痛的能力，并对疼痛信息进行初步整理、记忆和储存。当丘脑的感觉神经核因缺血、缺氧而发生正常生理活动改变时，这些储存在丘脑的疼痛信息就会失控地不断提供给大脑而产生疼痛感。疼痛具有“经验”属性，每个患者在脑卒中前受伤害性刺激的经历不同，对疼痛的“体验”不同，因此推测脑卒中(特别是丘脑卒中)后产生中枢性疼痛的巨大个体差异与此有关。丘脑具有与外周解剖相对应区域，当神经核自发地或异常地产生“伤害性”冲动时，则疼痛发生在该神经核内的与外周组织器官定位区相对应的部位，常见于对侧肢体。
另外，据研究报道，丘脑髓板内核群接受旧脊髓丘脑束的慢痛信息，板内核群向大脑皮质发出弥散的投射。板内核群的中央中核在疼痛信息的整合中可能起重要作用。中央中核被兴奋后，上传至大脑皮质，再下行至尾状核，后者再至丘脑束旁核，经过这样的回路形成中央中核与束旁核综合体，此综合体与痛觉有密切关系。
2.3脊髓后角胶状质(板层II、Ⅲ)是痛觉信息处理的主要初级部位，新脊髓丘脑束系统传递快痛，而旧脊髓丘脑束系统传递慢痛，后者与脊髓损伤后出现的中枢性疼痛关系更为密切，因其既传递慢痛信息，又传递非痛信息(机械刺激和温热刺激二者均属于非伤害性刺激)，痛觉能被非伤害信息所易化或抑制。当脊髓损伤后，后角对痛觉信息的调控功能发生改变，再没有伤害性刺激传入的情况下，非伤害性刺激(机械压迫或温热刺激)也可产生明显的痛觉体验，即非痛信息对痛信息的易化作用。有学者推测，当脊髓完全离断时，因缺乏远端传入信息，而使正常的疼痛抑制控制机制被消除，主要体感投射通路上的神经元会产生异常的高频发放，从而产生痛感。
2.4边缘系统参与疼痛的情绪反应。疼痛可以引起明显不愉快的情绪反应。痛信息经由脑干网状结构、中脑中央灰质、下丘脑，再至边缘前脑结构，包括额叶皮质在内，形成复杂的往返联系大回路。这些回路在痛情感、痛经验及痛行为方面起重要作用。电刺激动物海马、杏仁核或其它边缘前脑结构，可使动物出现逃避刺激行为。此外，有学者指出，边缘系统与慢痛传导系统关系最密切。心理因素和情感反应在中枢性疼痛中所起的作用远远超出在其他伤害性疼痛中所起的作用，这一现象已得到广泛认识，并得到临床治疗的证实。
新近的研究表明，在中枢神经系统内(特别是在脊髓内)N一甲基一D一天冬氨酸(NMDA)受体对疼痛调制机制起重要作用。NMDA受体是一种兴奋性氨基酸受体，不仅在脊髓伤害性刺激的传导中具有重要作用，而且是介导病理性脊髓损伤的关键受体。实验表明，NO和NMDA共同参与温热刺激的过敏反应。
