Il sistema che produce il dolore può cambiare le sue risposte caratteristiche quando uno stimolo nocicettivo viene mantenuto per lungo tempo con sufficiente intensità. In questo caso la plasticità del sistema nervoso produrrà una nuova capacità di elaborazione della percezione del dolore a parità di altre condizioni. Fenomeni tipici che esprimono questa nuova condizione sono la sensibilizzazione periferica e centrale, quindi un aumento dell'eccitabilità neuronale. Ulteriore anomalia della risposta è l'insorgere di iperalgesia (aumento esagerato della percezione di stimoli nocicettivi) e allodinia, che trasforma stimoli non dolorosi come il lieve sfioramento della pelle in stimoli fortemente dolorosi, a volte insopportabili. Queste condizioni spesso impediscono una vita normale, in quanto è sufficiente il lieve sfregare degli indumenti sulla pelle per scatenare intense crisi algiche.