Los estudios realizados con magnetoelectroencefalografía, en humanos y primates, han demostrado la plasticidad funcional de la corteza somatosensorial primaria tras la amputación de miembros, al producirse la reorganización cortical. En los amputados de miembros superiores, el área de la corteza somatosensorial correspondiente a los miembros desaparecidos parece recibir información sensorial de otras áreas del cuerpo que se sinapsan con las áreas adyacentes de la corteza somatosensorial. El homúnculo de Penfield muestra que el área de la cara bordea el área de la mano. Con frecuencia, los amputados de los miembros superiores, cuando se golpean en el rostro, experimentan una sensación simultánea de tacto en la cara y sobre los dedos amputados. La velocidad con la que se suceden estos cambios tras la amputación sugiere que esta reorganización probablemente es el resultado del desenmascaramiento de sinapsis ocultas en la corteza somatosensorial, en lugar de cambios directamente anatómicos. El dolor del miembro fantasma puede surgir de los errores que ocurren en este proceso de "remapeo" cortical, conduciendo a la sobreamplificación del dolor experimentado. También puede haber errores en las modalidades señoriales, experimentando el tacto como dolor.