Вторые нейроны латеральной спинно-таламической системы также располагаются в собственном ядре задних рогов. Их аксоны через переднюю серую спайку переходят на противоположную сторону и выходят в боковой канатик спинного мозга. Направляясь вверх, эти отростки образуют боковой спинно-таламический путь спинного мозга (см. рис. 23). Заканчиваются аксоны нейронов второго порядка в дорсальном латеральном ядре таламуса, где происходит их переключение на нейроны третьего порядка. Ход отростков третьего нейрона латерального спинно-таламического пути совпадает с ходом волокон третьего нейрона переднего спинно-таламического пути.

Учитывая, что передний и латеральный спинно-таламические пути не перекрещиваются на уровне среднего мозга и не входят в состав медиальной петли (лемниска) ствола мозга, а также принимая во внимание близость расположения нейронов и волокон, образующих эти системы, их часто объединяют под общим термином экстралемнисковая система (СНОСКА: Термин «экстралемнисковая» дословно переводится как «внепетельная», то есть находящаяся за пределами медиальной петли ствола мозга).