Cu toate acestea, mintea cognitivă nu este singur in formarea amintiri de durere. Cercetarea in sistemul nervos a constatat că se poate forma, de asemenea, amintiri de durere, care pot persista chiar și după îndepărtarea țesutului. Așa-numitul fenomen la nivelul membrelor fantomă ilustrează modul în care mintea poate reține capacitatea sa de a simți durerea, chiar și după nociceptorii nu mai sunt prezente. Studiile arata ca pacientii care au suferit amputarea au tendinta de a experimenta senzația fantomă mult mai frecvent decât de persoane dispărute un membru congenital [Sursa: Melzack, et al]. Într-adevăr, studii recente au descoperit ca persistența memoriei durerii poate duce la o restructurare a functiei sistemului nervos. Această modificare poate duce la durere cronica, senzația de durere la o persoană sănătoasă.
Persistența memoriei de durere, care poate dura dincolo de funcția sa de benefic a dus la cercetarea în metode de alinarea durerii cronice. Cercetările au arătat că cea mai bună modalitate de a contracara durerii cronice este de a preveni amintiri durere de formarea, în primul rând. Anestezie previne mintea constienta de formarea amintiri durere in timpul unei leziuni intenționată ca o interventie chirurgicala. Cu toate acestea, sistemul nervos poate forma încă propriile amintiri durere. Profesionistilor din domeniul medical au descoperit ca analgezice - medicamente care impiedica durerea in sistemul nervos - administrate pacientilor inainte de operatie a preveni formarea cronică de memorie durere, care diminuează dezvoltarea durerii cronice mai tarziu [sursa: Ackerman]