Het somatosensorische systeem geeft sensorische informatie door van de huid, slijmvliezen, ledematen en gewrichten. Somatosensatie is beter bekend als de tastzin. Een typische somatosensorische route omvat drie soorten lange neuronen: primaire, secundaire en tertiaire. Primaire neuronen hebben cellichamen die zich in de buurt van het ruggenmerg bevinden in groepen neuronen die dorsale wortelganglia worden genoemd. De sensorische neuronen van ganglia innerveren aangewezen delen van de huid die dermatomen worden genoemd.
In de huid zetten gespecialiseerde structuren, mechanoreceptoren genaamd, mechanische druk of vervorming om in neurale signalen. Bij een haarloze huid kunnen de meeste verstoringen worden gedetecteerd door een van de vier soorten mechanoreceptoren. Twee hiervan, schijf van Merkel en Ruffini cilinder, passen zich langzaam aan en blijven reageren op prikkels die langdurig in contact blijven met de huid. De schrijf van Merkel reageert op lichte aanraking. Ruffini cilinders detecteren diepere statische aanraking, het uitrekken van de huid, gewrichtsvervorming en warmte.
De andere twee mechanoreceptoren in de huid, lichaampjes van Meissner en Pacinian, passen zich snel aan. Deze mechanoreceptoren detecteren dynamische stimuli, zoals die stimuli die nodig zijn om braille te lezen. Lichaampjes van Meissner reageren op lichte aanraking en druk, evenals op laagfrequente trillingen. Lichaampjes van Pacinian reageren op diepe, repetitieve druk en hoogfrequente trillingen. Informatie die door deze mechanoreceptoren wordt gedetecteerd, wordt voortgeplant naar het cellichaam in het dorsale wortelganglion.
Primaire neuronen van de dorsale wortelganglia hebben axonen die zich uitstrekken tot in het ruggenmerg, waardoor de voortplanting van somatosensorische informatie van het lichaam naar de hersenen wordt voortgezet. De axonen eindigen in de medulla, waar ze een synaps vormen (communiceren) met secundaire neuronen. Tot nu toe is het signaal ipsilateraal gebleven, aan dezelfde kant van het lichaam als waar de stimulus aanvankelijk gedetecteerd was. Secundaire neuronen hebben echter ook axonen aan de andere kant van de medulla en decusseren (kruisen) de informatie. Dus, informatie die aan de linkerkant van het lichaam wordt gedetecteerd, wordt aanvankelijk verwerkt in de rechterhersenhelft. Vanaf de andere kant van de medulla gaan de axonen van secundaire neuronen door naar de thalamus, waar ze synapsen vormen met tertiaire neuronen. Tertiaire neuronen hebben axonen die eindigen in de somatosensorische cortex.
Elk deel van het lichaam wordt tot op zekere hoogte in dit corticale gebied weergegeven op een somatosensorische kaart die de homunculus wordt genoemd. Lichaamsgebieden met een hogere dichtheid aan mechanoreceptoren, zoals de vingertoppen, hebben een grotere representatie in de cortex dan gebieden met een lagere dichtheid aan mechanoreceptoren, zoals de handpalmen en armen.
Wanneer een bepaald lichaamsdeel niet normaal functioneert, dan kan de sensorische cortex een corticale reorganisatie ondergaan. Braillelezers hebben bijvoorbeeld grotere vingerrepresentaties in de somatosensorische cortex dan individuen die geen braille kunnen lezen. Bij mensen met een geamputeerde onderarm worden de corticale delen die verbonden waren met de geamputeerd toegewezen aan een aan het aangrenzende corticale gebied (in dit geval het gezicht). Dit kan fantoombelevenissen veroorzaken, waarbij een geamputeerde een stimulatie van de ontbrekende arm kan voelen wanneer bepaalde delen van het gezicht worden gestimuleerd.
