直腸は自律神経系の交感神経と副交感神経に支配されている。 肛門管の神経は体性神経系の内性陰茎神経の枝によって支配されており、肛門皮弁、外括約筋、肛門管および肛門周囲皮膚に分布している。 したがって、歯状線より上の粘膜は痛みに鈍感であるが、直腸が膨張して圧迫されると明らかな痛みを感じることがある。 肛門副鼻腔炎や直腸腫瘍などの疾患では、肛門周囲に強い痛みを感じることが多い。 下腹部や腰仙部の侵害受容神経と直腸の侵害受容神経支配中枢は腰髄にあるため、直腸病変の痛みは下腹部や腰仙部の痛みにもつながる。 例えば、直腸炎は小腹部痛や腰部痛として現れることがある。 肛門周囲痛、腹痛、腰仙痛は直腸の病気と断定できないので、適時に医師に相談し、診察を改善し、診断を明確にし、医師の指示に従って治療する必要がある。