Besteht ein Schmerz über längere Zeiträume oder wird nicht richtig behandelt, verändert er das Nervensystem, dessen Zellen infolge des Schmerzreizes ihre Funktion und sogar Struktur verändern. Ebenfalls können sich das Gehirn und das Rückenmark in diesem Fall verändern. Als Folge tritt eine höhere Schmerzempfindlichkeit auf und die Erfahrung bezüglich eines bestimmten Schmerzreizes bleibt bestehen, auch wenn der ursprüngliche Auslöser nicht mehr existiert oder nur in leichter Form, beispielsweise durch eine Berührung.

Leider greifen bestimmte Lernmechanismen bei dieser Art von Reizen nicht an, was sich nachteilig auswirkt. Wenn wir beispielsweise das Ticken einer Uhr hören, so können wir durch Habituation bzw. Gewöhnung dieses Geräusch ausblenden und unsere Aufmerksamkeit anderen Dingen widmen. Auch die Adaption bzw. Anpassung greift hier nicht, damit reguliert beispielsweise das Auge beim Übergang von hell zu dunkel die wahrgenommene Helligkeit.

Das diese Prozesse hier nicht wirken, ist es nicht möglich, sich an Schmerzen zu gewöhnen und sie daher besser zu ertragen. Langanhaltender Schmerz bewirkt so einen noch stärkeren und länger anhaltenden Schmerz, Schmerzen sollten daher nicht „ausgehalten“ werden.

Besonders häufig wird ein Schmerzgedächtnis bei neuropathischen Schmerzen ausgebildet, also durch eine Schädigung des Nervensystems verursachte Schmerzen. Ein Beispiel hierfür ist beispielsweise folgender Sachverhalt

„Schmerzsignale können dann zum Bespiel in den Nerven in Armen und Beinen entstehen und permanent in Richtung Rückenmark feuern. Das Rückenmark wird dadurch überempfindlich und leitet die Schmerzsignale verstärkt weiter. 

Diese Signale werden dann wiederum im Hirn verarbeitet und zusätzlich verstärkt. Letztlich führt dies alles dann zu einer viel stärkeren Schmerzwahrnehmung.“