Os receptores sensoriais são receptores de dor. Após o estímulo doloroso, os neurônios sensoriais conduzem potenciais de ação através da raiz dorsal da medula espinal, onde fazem sinapse com interneurônios excitatórios, que, por sua vez, fazem sinapses com neurônios motores alfa. Estes estimulam os músculos, geralmente músculos flexores, que retiram o membro da causa do estímulo doloroso.
As ramificações colaterais dos neurônios sensoriais fazem sinapse com fibras ascendentes do encéfalo, provendo consciência do estímulo doloroso.