Une « mémoire » de la douleur s'inscrit dans ces neurones via un mécanisme de plasticité neuronale nommé potentialisation à long terme : plus la connexion entre deux neurones est stimulée, plus elle se renforce et plus elle reste active sur le long terme ou est facilement activée lors d'une stimulation ultérieure.
des enfants de 6 mois peuvent se souvenir de ce qu'il fallait faire pendant 24 heures ; des enfants de 9 mois peuvent se souvenir de ce qu'il fallait faire un mois plus tard ; à l'âge de 20 mois, les nourrissons peuvent encore se souvenir de la façon d'effectuer une tâche qu'on leur avait montrée une année auparavant.
L'expression de la douleur chez les bébés et les très jeunes enfants est rendue difficile par l'impossibilité qu'ils ont de recourir à la parole.
La douleur des nouveau-nés s'exprime essentiellement au travers du comportement : cris et pleurs, agitation, difficultés à s'endormir.