تعتبر متلازمة الأطراف الوهمية إحساسا يتولد عند الأشخاص الذين بترت أحد أطرافهم حيث يحسون أن أطرافهم المبتورة لا تزال ملتصقة بأجسامهم وتتحرك بشكل مناسب مع أجزاء أخرى من الجسم. يشعر ما يقارب 5% إلى 10٪ من الأفراد ذوي الأطراف المبتورة بهذه الأحاسيس الوهمية، و الغالبية العظمى من هذه الأحاسيس تكون مؤلمة. وعلى سبيل المثال بعد بتر الثدي، أو إزالة الأسنان (ألم الأسنان الوهمية) أو بعد إزالة عين (متلازمة العين الوهمية). في معظم الحالات، يشعر هؤلاء الأشخاص بأن أطرافهم قصرت، بل ويبدو لهم أنها في مواقف مشوهة ومؤلمة .
حتى وقت قريب، كانت النظرية السائدة أن سبب الشعور بالأطراف الوهمية هو التهاب النهايات العصبية المقطوعة وتشكيلها لأورام عصبية ترسل الإشارات الكهربائية إلى مناطق الألم في الدماغ. وقد أعدت العلاجات على أساس هذه النظرية ولكنها باءت بالفشل . ولكن لم يمر وقت طويل حتى ظهرت أبحاث جديدة أجريت على هذا النطاق لتؤكد من جديد هذه النظرية
رغم أن العلماء لم يتوصلوا بعد إلى تفسير قاطع لهذه الظاهرة، توجد أبحاث علمية أخرى تنسب هذا الأمر إلى تعديلات معقدة تحدث على مستوى الدماغ يسببها انعدام تيارات الإحساس من العضو المبتور .