Tumorcellen die doorgroeien in organen en botten geven weefselbeschadiging en prikkelen nociceptoren (zenuwuiteinden) die via zenuwbanen (A - en C-vezels) worden voortgeleid naar ruggenmerg en hersenen. Op het niveau van het ruggenmerg vindt versterking of remming van de binnenkomende prikkels plaats en wordt het sympathische zenuwstelsel gestimuleerd (tachycardie, verhoogde bloeddruk, verhoogde spierspanning). In de hersenen wordt naast de sensibele hersenschors ook het limbische systeem geprikkeld, waardoor emoties als angst worden versterkt. Zenuwvezels in het wondgebied die beschadigd zijn geven verandering in het perifere en het centrale zenuwstelsel (neuropathische pijn). Er ontstaat een verhoogde gevoeligheid van (niet-)pijnlijke stimulaties. De huid wordt extra gevoelig voor aanraking (dysesthesie) of voor een lichte pijnprikkel (hyperpathie), ook wel perifere sensitisatie genoemd. Bij aanhoudende pijnprikkels vindt ook op ruggenmergniveau verandering plaats met een toename in prikkelbaarheid (centrale sensitisatie).