Les neurones nociceptifs centraux sont formés:
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d'un corps cellulaire contenant le noyau cellulaire et qui se trouve au début de la fibre afférente,
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de multiples arborisations toutes très courtes disposées au pourtour du corps cellulaire (les dendrites),
- d'un seul long prolongement cylindrique (l'axone) de longueur variable selon le cas à l'autre extrémité du corps cellulaire i.e. à l'extrémité plus centrale. A partir de l'unique axone originant du corps cellulaire, ce long prolongement peut se terminer en fibre unique au moment de sa connexion avec une structure spécifique mais il peut aussi se terminer à sa portion la plus distale en un certain nombre de fins prolongements axonaux "filamenteux" de longueur variable selon les structures à rejoindre. Ces fins prolongements peuvent prendre l'allure d'embranchements multiples lorsqu'ils ont comme fonction d'assurer les nombreuses connexions multiétagées comme ce que l'on observe dans le cas des réseaux ascendants polysynaptiques (pex. paléospinothalamique).
Les neurones nociceptifs périphériques sont formés pour leur part:
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d'un corps cellulaire contenant le noyau cellulaire qui se trouve presque à la toute fin de la fibre afférente. de la fibre afférente. L'ensemble des corps cellulaires forme le renflement observable dans la racine postérieure au niveau du trou de conjugaison, ce renflement porte le nom de "ganglion spinal". A partir du corps cellulaire, le neurone nociceptif périphérique se divise rapidement en deux directions opposées: un prolongement vers la moelle et un prolongement vers la périphérie,
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d'un prolongement axonal vers la moelle et qui se rend jusqu'à la corne postérieure où il se termine. Ce prolongement forme en fait la racine à la hauteur du trou de conjugaison. Par la suite, il se termine en plusieurs arborisations qui vont faire connexions (synapse) sur les neurones centraux,
- d'un prolongement axonal vers la périphérie i.e. vers la structure innervée. Ce prolongement une fois arrivé dans la structure périphérique innervée, se ramifie à son tour habituellement en plusieurs "prolongements filamenteux". Ces fins prolongements axonaux "filamenteux" prennent l'allure d'embranchements multiples qui vont former tous ensemble finalement un nocicepteur.