Teorie řízení brány bolesti, kterou předložili Ronald Melzack a Patrick Wall v roce 1962 a znovu v roce 1965, je myšlenka, že fyzická bolest není přímým důsledkem aktivace neuronů receptorů bolesti, ale spíše její vnímání je modulováno interakcí mezi různými neurony.
Pokusy byly prováděny na psech, kteří byli vychováváni zavření v klecích. Když byli psi vypuštěni, byli vzrušení, neustále pobíhali a vyžadovalo to několik pokusů, aby se naučili vyhýbat se bolesti. Když se objevila bolest jako štípnutí nebo kontakt s hořící sirkou, zvířata nemohla okamžitě jednat tak, aby se podnětu vyhnula. Tento nález zřejmě demonstroval, že bolest je chápána a vyhýbá se jí pouze prožitek- averze k ní není vestavěná ani automatická a organismus nemá možnost zjistit, co způsobí opakovanou bolest bez opakovaného prožitku.
Afferentní nervy vnímající bolest, tedy ty, které přivádějí signály do mozku, obsahují nejméně dva druhy vláken – rychlé, relativně silné, myelinizované „Aδ“ vlákno, které rychle přenáší zprávy s intenzivní bolestí, a malé, nemyelinizované, pomalé „C“ vlákno, které přenáší dlouhodobější pulzování a chronickou bolest. Aβ vlákna s velkým průměrem jsou nonnociceptivní (nepřenášejí bolestivé podněty) a inhibují účinky střelby pomocí Aδ a C vláken.
Centrální nervový systém má centra, ve kterých lze bolestivé podněty regulovat. Některé oblasti v dorzálním rohu míchy, které se podílejí na přijímání bolestivých podnětů z Aδ a C vláken, zvaných laminát, také přijímají vstup z Aβ vláken (Kandel et al., 2000). Nenociceptivní vlákna nepřímo inhibují účinky bolestivých vláken, „zavírají bránu“ přenosu jejich podnětů (Kandel et al., 2000). V jiných částech laminát bolestivá vlákna také inhibují účinky nenociceptivních vláken, „otevírají bránu“.
Inhibiční spojení může existovat s Aβ a C vlákny, která mohou tvořit synapsi na stejném projekčním neuronu. Stejné neurony mohou také tvořit synapse s inhibičním interneuronem, který také tvoří synapse na projekčním neuronu, čímž se snižuje šance, že tento neuron vystřelí a přenese bolestivé podněty do mozku. Synpse C vlákna by inhibovala inhibiční interneuron, čímž by se nepřímo zvýšila šance projekčního neuronu na vystřelení. Aβ vlákno naopak tvoří excitační spojení s inhibičním interneuronem, čímž se snižuje šance projekčního neuronu na vystřelení (podobně jako C vlákno má i Aβ vlákno excitační spojení na projekčním neuronu samotném). V závislosti na relativní rychlosti vystřelení C a Aβ vláken tak může vystřelení nonnociceptivního vlákna inhibovat vystřelení projekčního neuronu a přenos bolestivých podnětů (Kandel a kol., 2000).
Teorie ovládání brány tak vysvětluje, jak může stimulace, která aktivuje pouze nonnociceptivní nervy (jako je tření naraženého kolena), tlumit bolest. Zdá se, že bolest se zmírňuje, když se oblast tře, protože aktivace nonnociceptivních vláken inhibuje pálení nociceptivních v laminách (Kandel et al., 2000). Při transkutánní elektrické stimulaci (TENS) jsou nonnociceptivní vlákna selektivně stimulována elektrodami, aby se vytvořil tento efekt a tím se zmírnila bolest.
Jednou z oblastí mozku, která se podílí na snížení pocitu bolesti, je periakvaduktální šedá hmota, která obklopuje třetí komoru a mozkový akvadukt komorového systému. Stimulace této oblasti vyvolává analgezii (ale ne úplné znecitlivění) aktivací sestupných drah, které přímo a nepřímo inhibují nociceptory v laminách míchy (Kandel et al., 2000). Aktivuje také části míchy obsahující opioidní receptor.
Příslušné dráhy navzájem konstruktivně zasahují, takže mozek může kontrolovat stupeň vnímané bolesti, na základě čehož mají být podněty k bolesti ignorovány, aby se usilovalo o potenciální zisky. Mozek určuje, které podněty je výhodné časem ignorovat. Mozek tedy řídí vnímání bolesti zcela přímo a může být „vycvičen“ k tomu, aby vypnul formy bolesti, které nejsou „užitečné“. Toto pochopení vedlo Melzacka k poukázání na to, že bolest je v mozku.
Mozek v předchozích teoriích neurochemie prostě nebyl brán v úvahu – bolest byla považována za pouhou přímou reakci na podnět – takzvaná teorie bolesti/potěšení, jednosměrný „poplašný systém“, jaký navrhoval René Descartes. To například nevysvětlovalo, proč se tesař může uhodit do palce a necítit velkou bolest, zatímco nováček se v agónii převrací, ani nevysvětlovalo fantomovou bolest končetin, když signál ve skutečnosti není možné přijmout, protože dráty pro něj jsou pryč.
Ve své studii Tragédie zbytečné bolesti Melzack dále tvrdí, že bolest je základní lidskou zkušeností a vyžaduje integrující pochopení celé té zkušenosti a každého rozhodnutí, které jsme učinili a které vytvořilo naše vlastní „brány“. Volbu vypořádat se s bolestí nebo ji ignorovat formuluje jako morální: dokáže-li mozek bolest ovládat, my, kteří to víme, musíme této schopnosti využít a následně převzít kontrolu nad bolestí na úrovni druhu – jedině tak můžeme dosáhnout kontroly nad širšími příčinami veškeré bolesti, kterou si lidé navzájem způsobují neopatrností, nenávistí a selháním empatie – což by mohlo přesáhnout hranice člověka.
Dopad této teorie na lékařskou léčbu bolesti byl hluboký a učinil z ní multidisciplinární obor. Hlavní výhodou této teorie je, že těm, kteří jsou vyučováni technikám tlumení bolesti, lze skutečně říci, proč fungují. Zdá se, že to hraje hlavní roli při dosahování výsledků – což je nejsnáze vysvětleno psychoneuroimunologií, v níž jsou nervy považovány za spojnici mezi imunitním systémem a smyslovým a kognitivním prožitkem.
Naučit se zvládat chronickou nezhoubnou bolest obvykle trvá asi deset hodin v centru pro zvládání bolesti na McGillově univerzitě, které založil Melzack. Třídy zahrnují oblasti, jako je strava (potraviny s obsahem tryptofanu, jako je krůtí maso, pomáhají zvládat bolest), drogy, psychiatrie, volby na sociálních sítích. Chronická bolest velmi často omezuje nemocným výběr přátel, aktivit, životního stylu a profese, takže mají pocit, jako by neměli svůj život pod kontrolou. V teorii kontroly bran se to dá jen očekávat, protože neschopnost zvládat bolest může být chápána jako duševní nemoc – mozek neschopný vypořádat se s výzvami, kterým tělo čelí.
Bolest je zcela osobní zážitek, je obtížné ji změřit, ale Melzackův McGill Pain Questionnare klade řadu cílených otázek, aby zhodnotil a kategorizoval tuto zkušenost. Sbíráním slov používaných k popisu bolesti samotnými pacienty Melzack skončil s asi 200 slovy. Například „palčivá bolest“ může být popsána jako „horká“ nebo dokonce „spalující“. „Pulzování“ se stává „palpitující“. Některé popisují smyslové aspekty bolesti a jiné, jako „nesnesitelné“, popisují emocionální zážitky. Intenzivnější bolest obecně vyžaduje více slov k popisu. Pacient si v tazateli vybere jedno z 20 souborů slov k popisu své bolesti a přiřadí mu bod na stupnici. Test se používá po celém světě, ale zdá se, že na kultuře a jazyku nezáleží – stejná slova se objevují téměř v každém hodnocení v různých jazycích. Například skupina 1 stanovuje stupnici „blikající, chvějící se, pulzující, pulzující“, což vše implikuje nějaký druh pohybu nebo změny. Jiná skupina má slova „horké, hořící, spalující, spalující“. Zdá se, že tato slova popisují skutečné zážitky, něco společného s hominidským nervovým systémem.
V knize Tělo v bolesti Elaine Scarryová píše, že tento proces byl první, který skutečně kvalifikoval a definoval druhy bolesti – což bylo před teorií kontroly brány nemožné. Výhodou bylo, že bylo snazší určit rozdíl mezi organickou bolestí a neorganickou bolestí – ta druhá byla zcela léčitelná psychologickými prostředky.
Léčení je přímo ovlivněno fyziologickým způsobem, jakým se tělo chová, když mozek pociťuje nebo nepociťuje bolest – například posttraumatická stresová porucha se může projevit až za dlouhou dobu po fyzické urážce, což způsobuje nepřiměřenou úroveň opatrnosti, emocionální stažení a poškození nejen těla, ale celé osoby. Rychlost hojení je drasticky ovlivněna – vážnější zranění se mohou zotavit až třikrát rychleji, když je bolest pod kontrolou, než když není.
Fantomová bolest končetin, kterou běžně zažívají i kvadruplegici, kteří přišli o velké části míchy a nemohou od ní přijímat žádné zprávy, je nejsnáze vysvětlena Melzackovou představou o neuromatici těla-já, jakési komisi, která dokáže vytvořit kompozitní mapu těla a „představuje smysl já těla“. Pocit pálení nohy se například oddělil od nohy, která je stále připojena k neužitečné noze visící v prostoru – odpojení vlastně uvolní neurologickou část matrice, aby si „vymyslela“ tělo. Různé části mozku pak vnímají celé tělo různými způsoby, a ty se mohou volněji střetávat, pokud je reálné signály ze skutečného těla neukázní všechny společným vnějším prožitkem.