¿Por qué el calor aplicado externamente excita la conducción nerviosa superficial, mientras que el frío aplicado externamente produce el efecto opuesto? ¿Cuál es la base neurológica y fisiológica detrás de estos efectos opuestos?

En pocas palabras, el calor activa los diferentes canales iónicos de la TRPV, lo que produce una sensación de dolor por el calor. El frío (y el mentol) activan / s el canal iónico TRPM8, lo que produce una sensación de frío y el canal TRPA1 del dolor frío (aunque no creo que la evidencia esté tan bien establecida y la historia sea mucho más compleja). Como tal, la activación de los canales respectivos por calor y por frío resultará en sensaciones de dolor. Los efectos analgésicos del enfriamiento pueden ser por una reducción de la activación de TRPV y por la activación de TRPM8 (quizás porque TRPM8 también puede causar dolor por frío).
Finalmente, el enfriamiento también disminuirá la velocidad de conducción nerviosa.

Aquí hay una revisión mucho más extensa: Página en benthamopen.com