Синдром Броун-Секара проявляется специфическим нарушением чувствительности. Так, на стороне поражения спинного мозга происходит утрата проприоцептивной чувствительности, тогда как на противоположной стороне проприоцептивная чувствительности сохранена при утрате тактильной, температурной и частично болевой чувствительности от кожи (виды чувствительности), что еще раз подчеркивает особую биологическую роль боли.

Таким образом, синдром Броун-Секара проявляется диссоциацией нарушений чувствительности в правой и левой половине тела, что дает возможности клинически определить сторону поражения, по уровню утраты чувствительности также можно узнать ориентировочный уровень поражения.

Такая диссоциация нарушений чувствительностипри половинном повреждении спинного мозга объясняется тем, все проводящие пути повреждаются на одной стороне, но лемнисковый путь, представленный пучками Голля и Бурдаха является неперекрещенным, тогда как антеролатеральный путь, проходящий в боковых канатиках спинного мозга, уже перекрещен и несет информацию от противоположной половины тела.