Methodenartikel

Die Nutzung der Operante Orofaziale Schmerzbeurteilung Gerät (opad) zu Veränderungen in Nozizeptive Verhalten messen

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DOI:

10.3791/50336

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10. Juni 2013

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1Department of Oral and Maxillofacial Surgery, University of Florida College of Dentistry, 2Department of Neuroscience, McKnight Brain Institute, University of Florida College of Medicine , 3Stoelting Co., 4Department of Orthodontics, University of Florida

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Wir präsentieren Ihnen eine benutzerfreundliche, High-Throughput-operant System für die Bewertung von Schmerzen Verhaltensweisen in wach, bewusst Nagetiere. Die Orofaziale Schmerzbeurteilung Gerät (opad) können Schmerzen durch Belohnung / Konflikt Paradigma somit eine humanere Weg der Prüfung zu beurteilen. Dieses Protokoll wird Ertrag mehr klinisch relevante und translationale Daten von Nagetieren.

Zusammenfassung

Wir präsentieren eine operante System zur Erkennung von Schmerzen bei wachen, bewussten Nagetiere. Die Orofaziale Schmerzbeurteilung Gerät (opad) beurteilt Schmerzen Verhaltensweisen in einer klinisch relevanten Weise durch nicht unter Berufung auf Reflex-basierte Maßnahmen der Nozizeption. Essen gefastet, unbehaarte (oder rasiert) Nagetiere in einem Plexiglas-Kammer, die zwei Peltier-basierte Thermoden, die auf eine beliebige Temperatur zwischen 7 ° C und 60 ° C programmiert werden kann, hat sich gelegt Das Nagetier ist geschult, um Kontakt mit diesen zu machen, um eine Belohnung Flasche zugreifen. Während einer Sitzung werden eine Reihe von Verhaltensstörungen Schmerzen Ergebnisse automatisch erfasst und gespeichert. Diese Maßnahmen umfassen die Anzahl der Aktivierungen Belohnung Flasche (Licks) und Plankontakt Reize (Face-Kontakte), aber individuelle Maßnahmen wie die lecken / Gesichtsschutz Verhältnis (Gesamtzahl der leckt pro Sitzung / Gesamtzahl der Kontakte) können ebenfalls erstellt werden. Der Stimulus Temperatur auf einer einzigen Temperatur oder mehrere Temperaturen innerhalb einer Sitzung eingestellt werden. Die opadist ein High-Throughput, leicht zu operante Assay was zu einer besseren Übersetzung der Schmerzen Forschung in die Zukunft führen wird, wie es kortikalen Eingang anstatt sich auf Spinalreflex-basierte Assays nozizeptiven beinhaltet verwenden.

Einleitung

Chronische, unkontrollierte Schmerzen bleibt ein wichtiges Problem der öffentlichen Gesundheit und neuartige analgetische Behandlungen oft nicht aus dem Labor ans Krankenbett zu übersetzen. Dieser Mangel an Erfolg ist zum Teil auf die Verwendung von ineffizienten Verhaltens-Assays in Reflex basierende Maßnahmen von Schmerzen, die nicht unbedingt ganz oder modellieren Sie den menschlichen Schmerz Zustand 1,2, und insbesondere das Fehlen einer zuverlässigen, hohen Durchsatz, im Handel erhältlich In-vivo-Schmerz-Test zur Beurteilung Ratten und Mäusen. Wir präsentieren hier einen hohen Durchsatz, einfache Version unserer operante basierte Nozizeption Assay verwenden. Das neue System basiert auf unseren bisherigen operante orofazialen Schmerzen Assay, der nachgewiesen hat, sensibel auf die Erfassung unterschiedlicher Schmerzen Modalitäten einschließlich Hitze, Kälte und mechanische 3,4,5 basiert. Von diesen Maßnahmen haben eine Vielzahl von Feldern untersucht worden, einschließlich Analgetika 6,3,4,5,7, Schmerzzuständen wie Entzündungen, Hyperalgesie und Allodynie 3,8, Trigeminusneuralgie 9 und peripheren nozizeptiven Modulation über TRP-Kanäle mit Capsaicin, Resiniferatoxin, Menthol und icillin 8,10,5,11. Psychologische Effekte wie Angst-induzierte Modulation des Schmerzes 12 und 13 der Placebo-Effekt auch mit orofazialen operante Test darauf hindeutet, kann es sinnvoll sein für die Messung der volle Erfahrung von Schmerz und nicht einfach Nozizeption nachgewiesen.

Die Orofaziale Schmerzbeurteilung Gerät (opad) verwendet eine Belohnung / Konflikt Assay, ein Nagetier, um zwischen dem Empfang einer Verstärkung Belohnung oder Flucht einen aversiven Reiz und kontrolliert damit die Menge an Schmerz fühlt es sich während einer Sitzung 14,15 wählen können. Nagetiere werden zuerst ausgebildet, um ihre Gesichter in temperaturgesteuerten Thermoden drücken, um den Zugang zu einem Lebensmittel Flasche mit einer Flüssigkeit Belohnung erhalten. Nach dem Training können die Anregung erwärmt oder gekühlt werden und Unterschiede in rechenden können wird der Grad der Schmerzempfindung oder Analgesie das Tier wahrnimmt. Die opad ist auch fähig, schnelle Veränderungen in Temperatur, die Baseline-Tests und die Beurteilung von Schmerzen bei heißen und kalten Temperaturen in einem einzigen Test-Session erlaubt. Hier präsentieren wir ein einfaches Protokoll, das der opad Fähigkeit, Änderungen in Schmerzen durch Hitze, Kälte erkennen hebt, und die TRPV1-Agonisten Capsaicin 16. Capsaicin ist unten als thermische sensibilisierende Mittel verwendet, weil es mehrere Vorteile dieses Tests hat es nicht gewebeschädigenden ist und zuvor zu Gesicht Allodynie und Hyperalgesie in Tiermodellen induzieren 8 demonstriert. Wir werden zeigen, wie die opad Software schnell zu erhalten, zu analysieren, Graph, statistische Analysen durchführen und auf Nagetier Verhaltensdaten.

Protokoll

Hier wird die Verwendung des opad (Stoelting Co., Wood Dale, IL) wird im Allgemeinen für ein Beispiel Experiment mit Capsaicin beschrieben. Der Betreiber hat die Freiheit zu zahlreichen Experimenten mit vielen Optionen und Schmerzen Modelle obwohl programmieren. So reduzieren die Verabreichung von Analgetika nozizeptiven Maßnahmen 6,3,4,5,7 und andere Schmerzen Modelle wie chronische Verengung Verletzungen produzieren und Entzündungen erhöht nozizeptive Verhalten 3,9. Diese Modelle sind leicht an dem folgenden Protokoll.

Für alle Experimente wurden maleSprague-Dawley Ratten (250-300 g, Charles River, Raleigh, NC) verwendet. Diese wurden paarweise in 22 untergebracht ° C und 31% Luftfeuchtigkeit kontrollierten Zimmer mit einem normalen 12-Stunden Licht / Dunkel-Zyklen (von 06.00 bis 06.00 Lichter) und hatten freien Zugang zu Nahrung und Wasser, außer wenn gefastet. Behavioral Sitzungen wurden während der leichten Phase durchgeführt. Diese Einrichtungen waren AAALAC akkreditierte und alle Verfahren genehmigt wurden by der University of Florida IACUC.

1.Training und Baseline Sessions

  1. Essen schnell Nagetiere die Nacht vor jeder Sitzung opad (ex. 15 + / - 1 Stunde für dieses Experiment).
  2. Nagetiere müssen zunächst bis konsistentes Verhalten bei nicht aversive Temperaturen (zB 33-37 ° C) beobachtet wird geschult werden. Im Allgemeinen ist etwa sechs Sitzungen (drei Mal pro Woche für zwei Wochen) ausreichen, um Mäuse oder Ratten zu trainieren, um etwa 600-1.000 oder 2.000 Mal pro Sitzung lecken, beziehungsweise.

2. Pretest Vorbereitung und Capsaicin Behandlung

  1. Hairless Nager sind am besten für alle operante Verfahren, wenn dies nicht möglich ist, muss Nagetiere haben ihre Haare im Gesicht (bukkale Haar nur und nicht vibrissae pad / Schnurrhaare, da dies einen Einfluss auf ein Nagetier das Navigationssystem hat) entfernt 1-2 Tage vor dem Test für die genaue Aufzeichnen des Verhaltens.
  2. Bukkale Haar wirkt wie ein Isolator und Temperatur macht Hitze und Kälte weniger nozizeptiven. Um die Haare zu entfernen, betäuben Rattenhinzufügen Augensalbe, rasieren Wange Haare mit Klipper gelten Enthaarungscreme, warten 2-4 min, dann mit Wasser abwaschen. Siehe Neubert et al. 3 für die vollständige Methodik.
  3. Am Tag der Prüfung, das Tier zu betäuben (ex. 1-2,5% Isofluran Inhalation) und platzieren opthalamic Tierarzt Salbe auf beiden Augen, um sie vor dem Austrocknen zu verhindern und zu topischen medikamentösen Behandlungen aus immer im Auge zu behalten.
  4. Bewerben Capsaicin-Creme (0,1%) bilateral auf den freiliegenden Wangen mit einem sterilen Wattestäbchen. Warten Sie 5 min. Wischen Sie Creme mit Gaze-Pads in warmem Wasser (ca. 40 ° C) getränkt. Wipe off Wangen mit einem Alkoholtupfer und einen Timer für 30 min.
  5. Lassen Sie die Nager genügend Zeit, um aus der Narkose vor der Rückgabe an den Käfig zu erholen. Warten Sie, bis es seinen Kopf in einem sternal Haltung erheben kann, um das Streben des Käfigs Betten zu verhindern.

3. Die Programmierung des Systems für opad Protokolle und Experimente

  1. Die wichtigste Innovation of die opad System Verhaltenstests ist der orofazialen Software, ein ANY-Labyrinth (Stoelting Co., Wood Dale, IL) angetriebenen System, das es dem Benutzer, Programm ermöglicht und neue Experimente.
  2. Ein allgemeines Beispiel dafür, wie ein einfaches Experiment zu programmieren ist unten angegeben, aber viel mehr Möglichkeiten für Temperaturanstieg Protokolle und Schmerzen andere Modelle als Capsaicin zur Verfügung.
  3. Experimente gestaltet werden kann und an einer beliebigen Stelle gespeichert werden. Schalten Sie OPADs und offene Software. Schalten Sie weißes Rauschen um Umgebungsgeräusche zu steuern. Unter "Datei" wählen Sie Neu Experiment. Unter der Überschrift "Protokoll" das Protokoll Namen und wählen Sie, ob Sie geblendet werden.
  4. Unter "opad Käfige" select "New opad Käfig" und dann "hinzufügen alle angeschlossenen opad Käfige." Unter "Ausgänge" select "Temperaturregler" und dann "Thermal Element". Stellen Starttemperatur (beispielsweise eine neutrale 33-37 ° C).
  5. Passen Sie bei Bedarf Rampen Temperaturen unter "opad Temperatur-Zyklus." Um die Temperatur von neutral zu ändernzu heiß zu kalt hier Anpassungen vornehmen.
  6. Bei "1", "Temperatur auf (° C)" = 45, "Ramp duration" = 30 sec, und "Bleiben Sie auf den Wert für" = 3 min. Für "2", 33, 30 sec und 3 min. Für "3", 7, 60 s und 3 min. Bei "4", 33, 60 sec und 3 min. Aktivieren Sie das Kontrollkästchen "Nach dem folgenden Zeitraum:" und wählen Sie 3 min.
  7. Unter "Fields" fügen Sie keine zusätzlichen Hinweise zu den Themen. Zum Beispiel, stellen einen Bereich für Tier-ID, indem Sie "Neues Feld" und ändern Sie den Namen in "Animal-ID." Dann wählen Sie "Animals", "Text" und "Verwenden Sie dieses Feld wie das Tier ID."
  8. Unter "Stage", wird die opad automatisch einen "ersten Stufe." Legen Dauer Testphase und nennen die Bühne, wenn nötig. Für diese Rampe Sitzung, stellen Sie 18 min.
  9. Ein Hinweis auf den Bühnen: für die meisten Versuche, Verhaltens-Sitzungen sollten nicht länger als 10-20 min dauern. Danach werden Nagetiere satt. Für Experimente über mehrere Tage, können zusätzliche Stufen für jeden Tag hinzugefügt werden, um die Datenanalyse einfacher.
  10. Unter "Berechnungen" wählen Sie "Neue Berechnung" und nennen Sie es "L / F" für lecken / Gesicht Verhältnis. Im Abschnitt "Geben Sie die Berechnung in dem Bereich unter" anpassen zu sagen "Leck: Anzahl der Aktivierungen / Kontakt: Anzahl der Aktivierungen".
  11. Um Fristen für eine einfachere Datenanalyse erstellen wählen Sie "Analyse" und "Neue Zeit". Nennen Sie eine "33 ° C" und wählen Sie das Kontrollkästchen "Dieser Zeitraum ist das gleiche in allen Phasen" For "beginnt bei:" Schreiben und 0 für "endet um:" put 3 min.
  12. Wiederholen Sie den obigen Schritt für jede Zeitperiode. Name: "Ramp 33-45 ° C." Beginn: 3 min. Endet um: 3,5 min. "45 ° C", 3,5 min, 6,5 min. "Ramp 45-33 ° C", 6,5 min, 7 min. "33 ° C", 7 min, 10 min. "Ramp 33-7 ° C", 10 min, 11 min. "7 ° C", 11 min, 14 min. "Ramp 7-33 ° C", 14 min, 15 min. "33 ° C", 15 min, 18 min.
  13. Speichern und benennen Sie das Protokoll. Hinweis: Gespeicherte Protokolle können in neuen Experimenten wieder verwendet werden.

4. Ausführen des Assay

  1. Bereiten Sie ein Zimmer temperature Belohnung Mischung und in opad Flaschen. Ein 2:1-Verhältnis von Wasser: gezuckerte Kondensmilch funktioniert gut, obwohl Saccharose oder Saccharin Lösungen können ebenfalls verwendet werden.
  2. Platz Flüssigkeit Auffangschale, Plexiglas Käfig und Metall auf dem Fußboden opad Maschine Rost. Bringen Verdrahtung Käfig.
  3. Platz Belohnung Flasche auf stehen und passen so die Tülle vom Nagetier erreicht werden kann. Zunächst können die Flasche weiter nach hinten in den Käfig dann zurückgezogen, um eine bessere Gesichts Kontakte herzustellen platziert werden.
  4. Legen Sie das Experiment in den opad Software. In die Zahl der Tiere getestet werden. Unter der Überschrift "Experiment" fügen Sie einen "Titel" und fügen Sie dann die Behandlungsgruppen (Capsaicin und Kontrolle). Fügen Sie die Anzahl der Tiere in jeder Gruppe.
  5. Unter der Überschrift "Tests", wählen Sie "Animal Behandlungen und Daten". Fügen Sie den Buchstaben der Behandlung (A, B, C, etc.) und das Tier ID. Die Boxen sollten nun die bezeichnete Tier ID auf ihren Bildschirmen.
  6. Drücken Sie die Taste auf der opad Box. Dies wirdpassen Sie die Thermoden auf die richtige Temperatur. Wenn das Licht Orange geht, legen Sie das Nagetier innen und drücken Sie die Taste erneut. Für dieses Experiment wird Ratten 30 min gestartet werden, nachdem die Capsaicin-Creme wurde weggewischt.
  7. Das grüne Licht leuchtet auf. Stellen Sie den Abstand der Flasche ist aus der Box so die Ratte muss Kontakt mit den Thermoden auf seine bukkale, nicht vibrissa, Region in der Lage sein zu lecken machen. Die richtige Einstellung wird in einem festen roten Feld für leckt über einem skizzierten orange box für Kontakte führen.
  8. Die richtige Platzierung der Belohnung Flasche ist von entscheidender Bedeutung für den Test. Wenn die Flasche zu schließen ist die Ratte wird entweder ohne einen Kontakt zu lecken oder seine Nase auf die Belohnung Flasche berühren, so dass viele leckt, da nur ein (mit einer umrissenen roten Feld für leckt statt eines festen Kasten) erscheinen.
  9. Sobald der Test-Session ist vorbei die opad den Experimentator mit einem Ton alarmieren. Bringen Sie das Nagetier in seinen Käfig. Wenn ein anderes Nagetier getestet werden danach die Box indicate seine Tiere ID. Wiederholen Sie die Schritte 4,5-4,7 wie nötig, bis das Experiment abgeschlossen ist.

5. Analyse, grafische und statistische Analyse von Daten mit dem opad Software

  1. Unter der Überschrift "Ergebnisse" auswählen, ob Sie einen Text, Grafik, oder statistische Analyse-Bericht anzusehen.
  2. Im "Graph Report-Einstellungen" aktivieren, wählen Sie, welche Variable zu prüfen. Zum Beispiel unter "Berechnungsergebnisse" das Kontrollkästchen "L / F"-Box.
  3. Geben Sie "Auf der x-Achse Show" als "Zeitraum" und "Zeige verschiedene Serien für" als "Behandlung". Wählen Sie "Zeigen Sie den Bericht". Speichern, Drucken, Kopieren kann, oder E-Mail an den Bericht zu diesem Zeitpunkt durchgeführt werden. Bestimmte Datenpunkte können in das Feld unter der Gruppierung Schritt ausgeschlossen werden, wenn nötig.
  4. Unter der Überschrift "Data" ist ein einstellbarer Auflistung der Rohdaten aus dem Experiment in Form von Tabellen, wenn nötig. Hinweis: Alle Daten werden jetzt gespeichert und kann manipuliert und analysiert werden zu einem späteren Zeitpunkt.

6. Aufräumen

  1. Schalten Sie die Maschine aus und ziehen Käfig Verdrahtung. Waschen und desinfizieren den Rost, Schachteln, Flaschen und Flüssigkeit Fach. Diese Komponenten können von Hand oder Spülmaschine gewaschen werden.

Ergebnisse

Typische Ergebnisse sind für einen einzelnen Nagetier das Verhalten auf dem opad in 1A-D dargestellt. Die Zahl der Licks ist für jedes Segment der Sitzung hoch an der neutralen 33 ° C Temperatur, aber niedrig für aversive ones (45 ° C und 7 ° C), wie in Abbildung 1A dargestellt. Wie Abbildung 1B zeigt, sind lange Zeiträume der Kontakt bei 33 ° C gemacht wie es typisch ist für nicht-nozizeptiven Stimulus Temperaturen. Die Dauer verringert und die Anzahl der Kontakte Anstieg in Zeiten, wo die Temperaturen sind schmerzhaft. 1C ist ein Diagramm der Rampe Protokoll der opad programmiert für alle Test-Sessions verwenden wurde. 1D zeigt die gesamte Höhe der Belohnung im Laufe der Zeit in Gramm eingenommen . Ähnlich wie bei der Anzahl von Licks, bevorzugen die Tiere neutral Temperaturen über den schmerzhaften. Die lecken / Gesichtsschutz Verhältnis (L / F) für die Baseline-Sitzung wurde von der opad berechnet und dargestellt in1E. Dieses Verhältnis ist viel höher während der drei nicht-schmerzhaften Sitzungen 33 ° C (20-46 leckt pro Plankontakt) als bei den schmerzhaften Sitzungen von 45 ° C (3 Licks pro Gesichts-Kontakt) und 7 ° C (1 pro Plankontakt lecken ). Eine wiederholte Maßnahmen One-Way ANOVA war signifikant (F (4,52) = 6,2182, p <0,001) für einen Effekt der Temperatur auf die L / F-Verhältnis. Bonferroni-Test waren signifikant, wenn die 33 ° C bzw. 7 ° C (p <0,05), 45 ° C gegenüber 33 ° C (2) (p <0,01) und 33 ° C (2) vs 7 ° C ( p <0,01). N = 16 für alle Temperaturen. In 1F die Capsaicin behandelt Nagetiere (N = 8) waren nicht signifikant verschieden von naiven Ratten (n = 8) auf jeder von der Neutralstellung 33 ° C Temperatur. Capsaicin behandelten Nager hatten eine signifikant niedrigere L / F-Verhältnis bei 45 ° C (t-Test, t (13) = 2,9350, p = 0,012). Der Capsaicin-Gruppe hatte höhere L / F-Verhältnisse bei 7 ° C, aber dies war nicht signifikant.

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Abbildung 1. Messen Nozizeption mit dem opad. Einem einzigen Nager das Verhalten auf dem opad für a) Anzahl der leckt wird grafisch dargestellt, B) Kontakte, C) Temperatur des Thermode während der Sitzung, und D) Belohnung Aufnahme in Gramm. E) Die lecken / Gesicht Verhältnis ist während der drei nicht-schmerzhaften Sitzungen 33 ° C hoch und liegt deutlich niedriger bei den schmerzhaften Sitzungen von 45 ° C und 7 ° C (Messwiederholungen One-Way ANOVA, F (4,52) = 6,2182, p <0,001, Bonferroni-Test 33 ° C bzw. 7 ° C (p <0.05, #), 45 ° C gegenüber 33 ° C (2) (p <0,01, **) und 33 ° C (2) vs 7 ° C (p <0,01, # #). F) Capsaicin behandelt Nagetieren einen deutlich geringeren L / K-Verhältnis bei 45 ° C (t-Test t (13) = 2,9350, p = 0,012 *), aberkeine der neutralen Temperaturen. N = 16 für 1E und N = 8 für Capsaicin und N = 8 für naiv 1F. Klicke hier, um eine größere Abbildung anzuzeigen .

Diskussion

Die opad System ist ein einfach zu bedienen, Assay mit hohem Durchsatz zum Aufspüren von Veränderungen in der Schmerzwahrnehmung bei Nagern. Der hohe Durchsatz Natur dieses System bedeutet, dass viele Tiere an einem Tag kann von einer einzigen Person geprüft werden. Dies ist aufgrund der Opad Software System, wie es bis zu 16 Boxen gleichzeitig auf einem einzigen Computer ausgeführt werden. Dies bedeutet, dass nach dem anfänglichen Setup-Zeit, etwa 48 operante Läufe (bei 18 min pro run) eine Stunde, noch mehr durchgeführt werden können, wenn die Session auf weniger Zeit pro Stufe eingestellt ist. Dies ermöglicht für die Schmerz-Tests in Hunderte von Tieren pro Tag. Dieser Betrag der Prüfung wäre nicht praktisch mit den meisten traditionellen Schmerzen Assays.

Im Einklang mit unserer bisherigen Arbeit ist Nagetier Verhalten unter schmerzhaften Bedingungen verändert. Während der nicht-schädliche Perioden Nagetiere haben in der Regel lange Anfälle von Trinkwasser, in denen sie in ständigem Kontakt mit den Thermoden. Während aversives 45 ° C oder 7 ° C Bedingungen, dieNagetiere haben viel kürzere Zeiträume, da sie nicht halten kann Kontakt für längere Zeit. Deshalb lecken / Gesichtsschutz Verhältnis (Anzahl der leckt durch die Anzahl der Gesichts-Kontakte innerhalb einer Sitzung geteilt) ändert mit Schmerzen. Capsaicin erhöht die Schmerzempfindlichkeit zu erwärmen, wie durch einen niedrigeren L / F-Verhältnis in den behandelten gegenüber unbehandelten Nager im 45 ° C Temperatur demonstriert. Analgetika können diese lecken / Gesicht Verhältnis auf ein Niveau ähnlich nicht-schmerzhaften Zuständen 3 zurück. Obwohl Schmerzzustände, die leicht auf der Haut (wie die Anwendung von Capsaicin-Creme) erzeugt die einfachsten Verfahren zum Nachweis von Schmerzen auf diesem Assay sind, können Tiermodellen mehr klinisch relevante tief Nervengewebe Schmerzen wie Trigeminusneuralgie verändern auch Verhalten operante orofacial Assays 9 . Zusammengenommen werden diese Daten, dass die Belege opad empfindlich auf Veränderungen in Hitze und Kälte, Schmerzen Schwellen und schädliche chemische Substanzen wie Capsaicin neben der operante istorofazialen Schmerzen Assay die Fähigkeit zu zahlreichen anderen Bedingungen von Schmerz und Analgesie 6,3,8,17,10,5,12,18,11,9 erkennen.

Die opad System der Mess-Schmerz ist eine klinisch relevante, sinnvolle und humane Verfahren zum Nachweis von Schmerzen als Reflex-basierten Maßnahmen. Diese traditionellen Maßnahmen der Nozizeption wie das Zurückziehen der Pfote mit von Frey Filamente 19 und dem Tail-Flick-Test 20 haben seit über einem Jahrhundert verwendet worden, aber sie messen nur die Reaktion auf ein Experimentator verschuldeten Reiz. Das Tier hat wenig Kontrolle und die "Nozizeption" ist vor allem auf das Rückenmark lokalisiert. Für den Menschen ist die subjektive Schmerzempfinden auch wichtig, da die Leute einfach werden gebeten, ihre subjektive Ebenen der Schmerzen berichten. Die Möglichkeit für die Tiere auf Selbstbestimmung berichten über ihre Schmerzen in operante basierte Verfahren wäre ein Durchbruch für die Grundlagenforschung Schmerzforschung 1 sein. Mit dem opad werden die Tiere die Wahl, ob zu reagieren während ap gegebenainful Stimulus oder nicht. Wenn es zu schmerzhaft ist, Tiere einfach reduzieren ihre Versuche, um die Belohnung zu erreichen und damit zur Begrenzung ihrer Exposition gegenüber Schmerzen. Dies ist eine viel menschlichere und weniger belastend Assay, wenn zu viele Reflex-basierte Maßnahmen, in denen Tiere haben oft ihre Bewegung eingeschränkt und haben keine Kontrolle über die Menge von schmerzhaften Reizen, denen sie ausgesetzt sind, verglichen. Die Notwendigkeit, von Schmerz zu entkommen ist eine inhärente Laufwerk bei allen Tieren und die opad enthält dieses Verhalten statt Kompensieren es andere nozizeptiven Assays dergleichen. Die Bewegung weg von Reflex-basierte Maßnahmen von Schmerzen in operante Aufgaben ist immer häufiger in das Feld ein. Andere Gruppen haben nicht-Reflex-basierte Maßnahmen wie die Prüfung Mahlzeit Dauer 21,22,23 und Heizwärme Schmerzen Flucht Paradigmen 24 (Für einen Überblick über andere Schmerzen Maßnahmen empfehlen wir unsere erste Referenz verwendet 1). Die opad der Lage ist, diese Elemente zu einem einheitlichen Maßnahme, Lick / Gesichtsschutz Verhältnis, wh kombinierenich untersucht Nahrungsaufnahme und die Notwendigkeit, von schmerzhafte Reize zu entkommen. Ein weiterer Vorteil ist, dass dieser Assay für die Messung von Schmerzen über längere Zeit (1-2 Monate) ohne Einbuße an Empfindlichkeit 7,9 ist. Aufgrund seiner Vorteile gegenüber Reflex-basierte Tests, ist dies weniger Stress und mehr humane Assay gut geeignet, um langfristige Veränderungen in nozizeptive Verhalten bei Nagern Messung.

Operante Schmerzen misst oft zu unterschiedlichen Ergebnissen führen, wenn zum Reflex-basierte Maßnahmen in Bezug auf die Opioid-Dosis-Effekte und Schmerzschwelle verglichen. Während hohe Dosen von Opioiden in der Regel für Reflex-basierte Maßnahmen verwendet werden, 25 verschiedene Studien zeigen, dass niedrigere Dosen für Antworten auf operante Assays 26,27,28 benötigt werden. Hohe Dosierungen könnte auch mit operante Maßnahmen stören, aber diese sind nachweisbar mit dem opad 6. Andere Studien haben auch gezeigt, dass die Schwellenwerte für die Flucht aus einem schmerzhaften Reiz unterschiedlich sind für operante versus Reflex-basierte Maßnahmen 29,2,30 was auf einen großen Unterschied zwischen einem Tier 'Wahrnehmung von Schmerzen im Vergleich zu der Geschwindigkeit ihrer spinalen Reflexe. Ein Vorteil der opad ist, dass das Nagetier können wählen, ob oder nicht, um die Aufgabe zu erfüllen, ermöglicht dies das Nagetier zu Flucht oder Vermeidungsverhalten auszudrücken. Diese komplexe Verhalten erfordert kortikalen Entscheidungsfindung, um die Menge der Nozizeption das Nagetier fühlt 14,29,15,30 steuern. Während Flucht-und Vermeidungsverhalten mit Reflex basierende Maßnahmen beeinträchtigen können diese Schmerzen Verhaltensweisen sind ein integraler Bestandteil des opad. Die Unterschiede in der Schmerzschwelle und die niedrigeren Dosen von Opioiden für operante Assays benötigt deuten auf eine höhere Empfindlichkeit gegenüber Schmerz und Analgesie als herkömmliche Reflex-basierten Maßnahmen.

Obwohl die opad können Schmerzen mehr direkt zu messen als herkömmliche Tests, verschiedene experimentelle Bedingungen und Medikamente könnten einen negativen Einfluss auf diesen Test und muss kontrolliert werden. Alterations in appetitive Motivation kann verändern Verhalten auf diesen Test. Dies könnte durch eine Differenz in der Belohnung selbst 31 oder von der Motivation für die Belohnung 6 reflektiert werden. Es muss darauf geachtet werden, dass das Tier die Motivation für die Belohnung konstant ist, wie viele Medikamente mit Motivation beeinträchtigen können. Zum Beispiel können hohe Dosen von Morphin und andere Opioide Hyperphagie für süße, fettige Substanzen 32, die auf der Reaktion ändern operant orofacial Assay 6 bewirkt. Während dies vermuten, dass diese operant-basierten Lohn-Konflikt-Paradigma weiteren Auswirkungen für den Einsatz ua in den Bereichen Angst und Sucht hat (dh die Änderung der lohnendsten Aspekte in der Gegenwart eines gegebenen schmerzhaften Reiz) ist es wichtig, für appetitive Veränderungen während Schmerzen zu kontrollieren Testen Sitzungen. Diese Veränderungen in der Motivation nicht bei diesen klinisch relevanten niedrigeren Dosen erscheinen aber die analgetische Wirkung intakt bleiben 3. Ein Weg, um control für diese möglich verwechseln ist, die Dosis des Arzneimittels gegeben gewährleisten nicht erhöht Verhalten bei einem neutralen (33-37 ° C) gerührt. Testen eines Medikaments im Vergleich zu einer nicht-medikamentösen Gruppe an einem neutralen Temperatur sollte ein erster Schritt, bevor Sie einen Schmerz Komponente sein. Auch, da mehrere Baseline-Sitzungen möglich sind innerhalb einer Test-Session mit dem opad diese Probleme erkannt werden kann und für die innerhalb einer einzigen Sitzung Verhaltens gesteuert werden. Da das Fasten Zeitplan kann die Motivation auf diesem Assay zu verändern, ist es wichtig zu halten, dies konsequent. Wir in der Regel tun, eine Übernachtung schnell, aber auch andere Termine möglich. Zum Beispiel haben wir mit einer täglichen kurzen schnell von 6 h vor (unveröffentlichte Ergebnisse) experimentiert. Dies ermöglicht eine Prüfung täglich statt jeden zweiten Tag. Außerdem haben unfasted Ratten auch gut auf den Test 9 reagiert. Was Fasten Techniken werden verwendet, ist es vor allem wichtig, dass es konsequent über die Prüfung für Motivationsfaktoren steuern.

Zusammenfassend ist die opad ein einfach zu operante Assay misst die Schmerzen auf einer Ebene viel mehr ähnlich dem menschlichen Zustand als herkömmliche Schmerzen Assays verwenden. Das Hauptmerkmal dieses Systems ist die Integration der experimentellen Parameter und Protokolle, Datenerfassung und Analyse / Ergebnis Maßnahmen mit Hilfe eines Software-gesteuertes System. Dies wird eine Fülle von Benutzer-gesteuerte Optionen und Parameter zu sammeln und zu analysieren zahlreiche Endpunkte in einem Hochdurchsatz-Mode. Dies steht im Gegensatz die üblicherweise verwendeten Schmerz-Testsystemen (zB Tail-flick, von Frey Filamente), die weder Software-driven noch mit hohem Durchsatz sind. Das softwaregesteuerte System stellt einen signifikanten Fortschritt, wie Verhaltensuntersuchungen ausgebildet sind und die, wie die Daten gesammelt und analysiert werden und eine Zunahme in der Verwendung dieses Assays ermöglicht grundlegende Schmerzen Forschung zu werden klinisch übersetzbar in die Zukunft. Dieses System wird voraussichtlich erhebliche Auswirkungen auf die ADVA habenncing zukünftige Forschung im Zusammenhang mit Schmerzen, weil diese operante Verhaltensstudien die notwendige Verbindung für das Verständnis des Einflusses von Strukturen höherer Ordnung auf die allgemeine Schmerzen Verhalten liefern können.

Offenlegungen

Richard Mills und Chris Lloyd sind Mitarbeiter von Stoelting Co.

Produktion und den freien Zugang zu diesem Artikel ist durch Stoelting Co. gesponsert

Danksagungen

National Institute on Drug Abuse, NIH 5R44DA026220-03

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
Gezuckerte KondensmilchBorden5272910108
Capzasin-HP 0,1 %Chattem, Inc.0032648-02
IsopropanolCVS5042826245
IsofluranPiramal Healthcare66794-013-25
Augensalbe für TiereDechra17033-211-38
HaarentfernungslotionChurch and Dwight Co., IncNRLBB-22339-04
OPAD-Systemfigure-materials-1 Stoelting67500
Zusätzliche OPAD-Käfigefigure-materials-2 Stoelting67501
Granulat-ZylinderCole-ParmerEW-34512-11
PapiertücherANYANY
WattestäbchenFisher23-400-101
Fluotec-4-VaporisatorOhmeda39711
HaarschneiderOster78005-010

Referenzen

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