Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Behavior
Click here for the English version

Behavior

Anvendelse af operant Orofacial Pain Assessment Device (OPAD) at måle ændringer i Nociceptive Behavior

Published: June 10, 2013 doi: 10.3791/50336
Automatic Translation
1,2, 3, 4, 4, 1, 3, 1,2, 4
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

Summary

Vi præsenterer en brugervenlig, high-throughput operant system til evaluering af smertestillende adfærd i vågen, bevidst gnavere. Den Orofacial Pain Assessment Device (OPAD) kan vurdere, smerter ved en belønning / konflikt paradigme dermed give en mere human måde at teste. Denne protokol vil give mere klinisk relevante og translationel data fra gnavere.

Abstract

Vi præsenterer et operant system til påvisning af smerter i vågen, bevidst gnavere. Den Orofacial Pain Assessment Device (OPAD) vurderer, smerte adfærd i en mere klinisk relevant måde ved ikke at stole på reflex-baserede mål for nociception. Fødevarer fastede, hårløse (eller glatbarberet) gnavere placeres i en plexiglas kammer, som har to Peltier-baserede thermodes, der kan programmeres til enhver temperatur mellem 7 ° C og 60 ° C. Den gnaver er uddannet til at tage kontakt med disse for at få adgang til en belønning flaske. Under en session, er der en række adfærdsmæssige smerte resultater registreres automatisk og gemmes. Disse foranstaltninger omfatter antallet af belønning flaske aktiveringer (licks) og ansigtsbehandlinger kontakt stimuli (ansigt kontakter), men tilpassede foranstaltninger som slikke / ansigt forholdet (samlet antal licks per session / samlet antal kontakter) kan oprettes også. Stimulus Temperaturen kan indstilles til en enkelt temperatur eller flere temperaturer i en session. Den OPADer en high-throughput, let at bruge operant assay som vil føre til bedre oversættelse af smerte forskning i fremtiden, da det indeholder kortikal input i stedet for at stole på spinal refleks-baserede nociceptive assays.

Introduction

Kronisk, ukontrolleret smerte er fortsat et stort problem for folkesundheden og nye smertestillende behandlinger ofte undlader at oversætte fra bænken til bedside. Denne manglende succes skyldes til dels brugen af ineffektive adfærdsmæssige assays refleks mål for den smerte, som ikke nødvendigvis eller fuldstændigt modellere den menneskelige smerte tilstand 1,2, og specifikt en mangel på en pålidelig, high-throughput, kommercielt tilgængelig in vivo smerte vurdering assay for både rotter og mus. Vi præsenterer her en high throughput, let at bruge version af vores operant baserede nociception assay. Dette nye system er baseret på vores tidligere operant orofaciale smerter assay, der har vist sig at være følsomme over for afsløringen af forskellige smerter modaliteter, herunder varme, kulde og mekaniske 3,4,5. Fra disse foranstaltninger har en lang række områder blevet undersøgt, herunder analgetika 6,3,4,5,7, smerte lidelser som inflammation, hyperalgesi og allodyni 9 og perifere nociceptive modulation via TRP kanaler med capsaicin, resiniferatoxin, menthol, og icillin 8,10,5,11. Psykologiske virkninger såsom angst-induceret modulering af smerte 12 og placebo-effekt 13 er også blevet påvist med Orofacial operant test tyder det kan være hensigtsmæssigt for at måle den fulde oplevelse af smerte og ikke blot nociception.

Den Orofacial Pain Assessment Device (OPAD) bruger en belønning / konflikt assay, der tillader en gnaver at vælge mellem at modtage en forstærkende belønning eller undslippe et afskrækningsmiddel stimulus således styre mængden af smerte føles under en session 14,15. Gnavere er først uddannet til at trykke deres ansigter i temperaturkontrollerede thermodes for at få adgang til en fødevare flaske indeholdende en flydende belønning. Efter træningen kan stimulus temperaturen være opvarmet eller afkølet og forskelle i rerende kan indikere niveauet af nociception eller smertestillende dyret opfatter. Den OPAD er også i stand til hurtige ændringer i temperatur, som tillader baseline testning og vurdering af smerte ved varme og kolde temperaturer inden for en enkelt test session. Her præsenterer vi en simpel protokol, der fremhæver OPAD evne til at detektere ændringer i smerter forårsaget af varme, kulde og TRPV1 agonist capsaicin 16.. Capsaicin nedenfor anvendes som en termisk sensibiliserende agent, fordi det har flere fordele til dette assay, da det er ikke-vævet skadelige og er blevet påvist tidligere at inducere ansigts allodyni og hyperalgesi i gnavermodeller 8. Vi vil vise, hvordan OPAD software, hurtigt kan få, analysere, graf, og udføre statistiske analyser på gnaver adfærdsmæssige data.

Protocol

Her brugen af ​​OPAD (Stoelting Co, Wood Dale, IL) er beskrevet i generelle vendinger for et eksempel eksperiment med capsaicin. Operatøren har frihed til at programmere en lang række eksperimenter med mange muligheder og smerte modeller selv. For eksempel reducerer administrationen af analgetika nociceptive foranstaltninger 6,3,4,5,7 og andre smertestillende modeller som kronisk konstriktion skade producerer og inflammation øget nociceptive adfærd 3,9. Disse modeller er let at tilpasse til den følgende protokol.

For alle eksperimenter blev maleSprague-Dawley-rotter (250-300 g, Charles River, Raleigh, NC) anvendes. Disse blev opstaldet i par i 22 ° C temperatur og 31% luftfugtighed kontrollerede værelser med en normal 12-timers lys / mørke cykler (6:00 til 6:00 lys på) og havde fri adgang til mad og vand, undtagen når fastede. Adfærdsmæssige sessioner blev udført under den lette fase. Disse faciliteter blev AAALAC akkrediteret og alle procedurer blev godkendt by University of Florida IACUC.

1.Training og Baseline Sessions

  1. Fødevarer hurtige gnavere natten før hver OPAD session (ex. 15 + / - 1 time i dette eksperiment).
  2. Gnavere skal først uddannes indtil konsekvent adfærd på ikke-afskrækningsmiddel temperaturer (ex. 33-37 ° C) overholdes. Generelt omkring seks sessioner (tre gange om ugen i to uger) er tilstrækkelig til at træne mus eller rotter at slikke omkring 600-1.000 eller 2.000 gange per session, hhv.

2.. Prætest Forberedelse og Capsaicin behandling

  1. Hårløse gnavere er bedst for alle operant procedurer, hvis dette ikke er muligt, skal gnavere have deres ansigtshår (buccal hår, og ikke vibrissae pad / whiskers, da dette har en effekt på en gnaver navigation) fjernes 1-2 dage før testning for præcis registrering af adfærd.
  2. Buccale hår fungerer som en temperatur isolator og gør varme og kulde mindre nociceptiv. Til at fjerne hår, bedøver rottertilføje øjensalve, barbere kinden hår med neglesaks, gælder hårfjerning creme, vent 2-4 min, vask derefter med vand. Se Neubert et al. 3 for fuld metodologi.
  3. På dagen for afprøvning, bedøver dyret (ex. 1-2,5% isofluran inhalation) og placere opthalamic dyrlæge salve på begge øjne for at forhindre dem i at tørre ud og til at holde eventuelle aktuelle medicinsk behandling fra at komme i øjet.
  4. Påfør capsaicin creme (0,1%) bilateralt om udsatte kinder med en steril vatpind. Vent 5 min. Tør creme med gazetamponer lægges i blød i varmt vand (ved omkring 40 ° C). Tør kinder af med en spritserviet, og indstille en timer til 30 min.
  5. Lad gnaver tilstrækkelig tid til at komme sig anæstesi inden den sendes tilbage til buret. Vent, indtil den kan hæve sit hoved i en brystbenet kropsholdning for at forhindre aspiration af buret strøelse.

3.. Programmering af OPAD System for protokoller og Experiments

  1. Nøglen innovation of OPAD system adfærdsmæssige test er den orofacial software, en ET-labyrint (Stoelting Co, Wood Dale, IL) drevet system, der giver brugeren mulighed for at programmere og skabe nye eksperimenter.
  2. Et generelt eksempel på, hvordan man programmerer et simpelt eksperiment findes nedenfor, men mange flere muligheder for temperatur ramping protokoller og smerte modeller bortset capsaicin er tilgængelige.
  3. Eksperimenter kan udformes og gemmes på ethvert punkt. Tænd OPADs og open software. Tænd hvid støj til at styre for den omgivende støj. Under "Filer" skal du vælge nyt eksperiment. Under overskriften "protokollen" navn protokollen og vælge, om du blive blændet.
  4. Under "OPAD bure" vælg "Ny OPAD bur" og derefter "Tilføj alle tilsluttede OPAD bure." Under "Udgange" Vælg "Temperature Controllers" og derefter "Thermal elementet". Juster starttemperatur (for eksempel en neutral 33-37 ° C).
  5. Hvis det er nødvendigt, justeres ramping temperaturer under "OPAD temperatur cyklus." For at ændre temperaturen fra neutraltil varmt til koldt foretage justeringer her.
  6. For "1", "Set temperaturen (° C)" = 45, "Ramp varighed" = 30 sek, og "Bliv ved værdien for" = 3 min. For "2", 33, 30 sek, og 3 min. For "3", 7, 60 sek, og 3 min. For "4", 33, 60 sek, og 3 min. Marker afkrydsningsfeltet for "Efter den følgende periode:", og vælg 3 min.
  7. Under "Fields" tilføje ekstra noter om de emner. For eksempel gøre et område for dyr ID ved at vælge "Nyt felt", og ændre navnet til "Animal-ID." Herefter vælger du "Animals", "Text" og "Brug dette felt, da dyret ID."
  8. Under "Stage", vil OPAD automatisk sat en "Første etape." Sæt varighed testperiode og navngive den fase, hvis nødvendigt. Til denne rampe session, skal du indstille det til 18 min.
  9. Et notat om etaper: for de fleste eksperimenter, bør de adfærdsmæssige sessioner ikke vare længere end 10-20 min. Efter dette, er gnavere mæt. Til forsøg over flere dage, kan supplerende etaper lægges for hver dag at gøre dataanalyse enklere. Under "Beregninger" vælg "Ny Calculation" og navngive den "L / F" for slikke / ansigt ratio. I afsnittet "Enter beregningen i området under" tilpasses til at sige "Lick: antal aktiveringer / Kontakt: antal aktiveringer".
  10. Hvis du vil oprette tidsperioder for en enklere dataanalyse vælge "analyse" og "Ny periode". Nævn en "33 ° C" og markere feltet for "Denne periode er den samme i alle faser" For "Starter ved:" skriver 0 og for "Slutter på:" sætte 3 min.
  11. Gentag ovenstående trin for hver tidsperiode. Navn: "Rampe 33-45 ° C." Starter ved: 3 min. Slutter på: 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.
  12. Gem og navngive protokollen. Bemærk: gemte protokoller kan genbruges i nye eksperimenter.

4.. Kørsel af Assay

  1. Forbered et værelse temperature belønning blandingen og sted i OPAD flasker. En 2:1 vand: sødet kondenseret mælk fungerer godt selv saccharose eller saccharin løsninger også kan anvendes.
  2. Placer flydende catch bakke, plexiglas bur, og metal gulv rist på OPAD maskine. Vedhæft ledninger til bur.
  3. Placer belønning flaske på stå og juster så tuden kan nås ved gnaver. I første omgang kan flasken placeres længere tilbage i buret trækkes derefter tilbage for at producere bedre facial kontakter.
  4. Indlæse eksperimentet i OPAD softwaren. Tilføj det antal dyr, der skal testes. Under overskriften "Experiment" tilføj "Titel" og derefter tilføje behandlingsgrupper (capsaicin og kontrol). Tilføj antallet af dyr i hver gruppe.
  5. Under overskriften "Tests", vælg "Animal behandlinger og data". Tilsæt skrivelse af behandlingen (A, B, C, osv.) og dyret id. Boksene skulle nu have den udpegede dyr id på deres skærme.
  6. Tryk på knappen på OPAD kassen. Dette viljustere thermodes til den rette temperatur. Når lyset går orange, placere gnaver inde og tryk på knappen igen. Til dette eksperiment, vil rotter startes 30 minutter efter capsaicin fløde tørres.
  7. Det grønne lys tændes. Juster afstanden flasken er fra boksen, så rotten skal gøre kontakt med thermodes på sit bukkal, ikke vibrissa, region for at være i stand til at slikke. Korrekt justering vil resultere i en solid rød boks til at slikke over en skitseret orange boks til kontakter.
  8. Korrekt placering af belønning flasken er afgørende for analysen. Hvis flasken er for tæt rotten vil enten slikke uden at gøre en kontakt eller røre ved dens næse til belønning flasken så mange licks vil fremstå som én (forsynet med et skitserede rød boks for licks i stedet for en solid boks).
  9. Når test session er over OPAD vil advare forsøgslederen med en tone. Retur gnaver til sit bur. Hvis en anden gnaver skal testes bagefter kassen vil indicate sin Animal id. Gentag trin 4.5-4.7 efter behov, indtil forsøget er afsluttet.

5.. Analysere, Tegning, og statistiske analyser af data med OPAD Software

  1. Under overskriften "Results" vælge, om at se en tekst, graf, eller statistisk analyse rapport.
  2. I "Graph rapporten indstillinger"-boksen, skal du vælge hvilken variabel til at undersøge. For eksempel under "Udregningsresultater" tjekke "L / F"-boksen.
  3. Angiv "på x-aksen show" som "Tidsperiode" og "Vis forskellige serier for" som "Treatment". Vælg "Se rapporten". Opsparing, trykning, kan kopiering eller e-maile rapporten ske på dette tidspunkt. Visse datapunkter kan udelukkes i feltet nedenfor grupperingen trin, hvis det er nødvendigt.
  4. Under punktet "Data" er en justerbar notering af de rå data fra forsøget i regneark form, hvis det er nødvendigt. Bemærk: al data er nu gemt, og kan manipuleres og analyseres på et senere tidspunkt.

6.. Clean Up

  1. Sluk for maskinen, og fjern bur ledninger. Vask og desinficere risten, box, flaske, og flydende bakke. Disse komponenter kan vaskes i hånden eller opvaskemaskine.

Representative Results

Typiske resultater er illustreret for en enkelt gnaver adfærd på OPAD i figurerne 1A-D. Antallet af slik er høj for alle segmenter af den samling neutral 33 ° C temperatur, men lav for afskrækningsmidler dem (45 ° C og 7 ° C) som vist i figur 1A. Som figur 1B viser, er lange anfald af taget kontakt ved 33 ° C, som er typisk for ikke-nociceptive stimulus temperaturer. Varigheden falder, og antallet af kontakter stigning i perioder, hvor temperaturerne er smertefulde. 1C er et diagram af rampning protokollen OPAD var programmeret til at bruge til alle testseancer. Figur 1D viser den totale mængde af belønning indtages over tid i gram . Svarende til antallet af slik, dyr foretrækker de neutrale temperaturer over de smertefulde dem. Den slikke / ansigt ratio (L / F) til baseline session blev beregnet af OPAD og er illustreret iFigur 1E. Dette forhold er meget højere i tre ikke-smertefuld 33 ° C sessioner (20-46 slikker pr fladekontakt) end på de smertefulde samlinger 45 ° C (3 slikker pr fladekontakt) og 7 ° C (1 slikke pr fladekontakt ). En gentagen Foranstaltninger One-Way ANOVA var signifikant (F (4,52) = 6,2182, p <0,001) for en effekt af temperaturen på L / F-forholdet. Bonferroni test var signifikant, når man sammenligner 33 ° C vs 7 ° C (p <0,05), 45 ° C vs 33 ° C (2) (p <0,01), og 33 ° C (2) mod 7 ° C ( p <0,01). N = 16 for alle temperaturer. I figur 1F capsaicin behandlede gnavere (N = 8) var ikke signifikant forskellig fra naive rotter (N = 8) ved nogen af de neutrale 33 ° C temperaturer. Capsaicin behandlede gnavere havde en signifikant lavere L / F-forhold ved 45 ° C (t-test, t (13) = 2,9350, p = 0,012). Capsaicin gruppen havde højere L / F-forhold ved 7 ° C, men dette var ikke signifikant.


Figur 1. Måling nociception med OPAD. En enkelt gnaver adfærd på OPAD tegnes for A) antal licks, B) kontakter, C) temperatur thermode under sessionen, og D) belønning indtag i gram. E) slikke / ansigt forholdet er højt under de tre ikke-smertefuld 33 ° C sessioner og er betydeligt lavere på de smertefulde sessioner 45 ° C og 7 ° C (gentagne målinger One-Way ANOVA, F (4,52) = 6,2182, p <0,001, Bonferroni test 33 ° C vs 7 ° C (p <0,05, #), 45 ° C vs 33 ° C (2) (p <0,01, **), og 33 ° C (2) mod 7 ° C (p <0,01, # #). F) Capsaicin behandlede gnavere havde en signifikant lavere L / F-forhold ved 45 ° C (t-test, t (13) = 2,9350, p = 0,012, *), men påingen af ​​de neutrale temperaturer. N = 16 for 1E og N = 8 for capsaicin og N = 8 for naiv for 1F. Klik her for at se større figur .

Discussion

Det OPAD systemet er en nem at bruge, high throughput assay stand til at detektere ændringer i smerteopfattelse hos gnavere. Den højt gennemløb karakter af dette system betyder, at mange dyr kan testes på en enkelt dag af en enkelt person. Dette skyldes den OPAD softwaresystem, da det giver op til 16 bokse, der skal køre samtidigt på en enkelt computer. Det betyder, at efter den indledende opsætning tid, kan omkring 48 operant kørsler (ved 18 min pr løb) skal udføres en time, endnu mere, hvis sessionen er sat til mindre tid per scenen. Dette giver mulighed for smerte test i hundredvis af dyr om dagen. Denne mængde test ville ikke være praktisk med de fleste traditionelle smertestillende assays.

I overensstemmelse med vores tidligere arbejde, er gnaver adfærd ændres under smertefulde forhold. I løbet af de ikke-skadelige perioder gnavere typisk har lange anfald af drikkevand, som de opretholder kontakt med thermodes. Under afskrækningsmiddel 45 ° C eller 7 ° C forhold,gnavere har meget kortere anfald, da de ikke kan holde kontakt i lange perioder. Derfor lick / ansigt forholdet (antal slik divideret med antallet af ansigts kontakter inden en session) ændrer med smerter. Capsaicin øget følsomhed over for varme smerte som vist ved et lavere L / F-forhold i de behandlede versus ubehandlede gnavere ved 45 ° C temperatur. Analgetika kan returnere dette slikke / ansigt forholdet til niveauer svarende til ikke-smertefulde vilkår 3. Selvom smertetilstande, som er let produceres på huden (ligesom anvendelse af capsaicin creme) er de enkleste metoder til afsløring af smerte på denne analyse, kan dyremodeller af mere klinisk relevant dybe neurale væv smerter som trigeminusneuralgi også ændre adfærd på operant orofaciale assays 9 . Tilsammen disse data dokumentation at OPAD er følsom over for ændringer i varme og kulde, smerter tærskler, og skadelige kemiske stoffer som capsaicin foruden operantorofaciale smerter assay evne til at detektere talrige andre betingelser for smerte og analgesi 6,3,8,17,10,5,12,18,11,9.

Det OPAD system af måle smerte er en mere klinisk relevant, meningsfuld og human metode til påvisning af smerte end refleks-baserede foranstaltninger. Disse traditionelle mål for nociception ligesom potetilbagetrækning med von Frey filamenter 19 og halen-flick assay 20 er blevet brugt i over et århundrede, men de kun måle reaktion på en eksperimentator skyld i stimulus. Dyret har lidt kontrol og "nociception" er primært lokaliseret til rygmarven. For mennesker, er den subjektive smerteoplevelse også vigtigt, da folk simpelthen bliver bedt om at rapportere deres subjektive niveauer af smerte. Muligheden for dyr til selv indberetter deres smerter i operant baserede procedurer vil være et gennembrud for grundlæggende smerte forskning 1.. Med OPAD, dyrene får valget om at reagere i løbet af apainful stimulus eller ikke. Hvis det er for smertefuldt, dyrene simpelthen reducere deres forsøg på at nå den belønning, og dermed begrænse deres eksponering for smerte. Det er en langt mere human og mindre stressende testen, når sammenlignet med mange refleks-baserede foranstaltninger, hvor dyr ofte har deres bevægelser begrænset, og har ingen kontrol over mængden af ​​smertefulde stimuli, som de udsættes for. Behovet for at flygte fra smerten er en iboende drev i alle dyr og OPAD indarbejder denne adfærd i stedet for at kompensere for det som andre nociceptive assays. Bevægelsen væk fra refleks-baserede foranstaltninger af smerte i operant opgaver er blevet mere almindelig i marken. Andre grupper har brugt ikke-refleks-baserede foranstaltninger som undersøger måltid varighed 21,22,23 og termisk varme smerte flugt paradigmer 24 (For en gennemgang af andre smertestillende foranstaltninger, vi foreslår vores første henvisning 1). Den OPAD er i stand til at kombinere elementer af disse i en samlet foranstaltning, Lick / Face ratio, WHICH undersøger fødeindtagelse og behovet for at flygte fra smertefulde stimuli. En anden fordel er, at dette assay kan måle smerte over lange perioder (1-2 måneder) uden at miste følsomhed 7,9. På grund af dens fordele i forhold refleks-baseret testning, er denne mindre stressende og mere human assay godt tilpasset til måling af langsigtede ændringer i nociceptive adfærd i gnavere.

Operant smerte måler ofte giver forskellige resultater, når sammenlignet med refleks-baserede foranstaltninger i form af opioiddosis effekter og smertetærsklen. Mens høje doser af opioider typisk anvendes til refleks-baserede foranstaltninger 25 flere undersøgelser viser, at lavere doser er nødvendige for respons på operant assays 26,27,28. Høje lægemiddeldoser kunne også forstyrre operant foranstaltninger, men disse er påviseligt med den OPAD 6.. Andre undersøgelser har også vist, at tærsklerne for flugt fra en smertefuld stimulus er forskellige for operant Versus refleks-baserede foranstaltninger 29,2,30 tyder på en væsentlig forskel mellem en dyrenes opfattelsen af smerte versus hastigheden af deres spinal reflekser. En fordel ved OPAD er, at gnaver kan vælge, om ikke at udføre opgaven, dette giver gnaver at udtrykke flugt eller undgåelse adfærd. Dette kompleks adfærd kræver kortikale beslutningstagning til at styre mængden af nociception gnaver føles 14,29,15,30. Mens flugt og undgåelse adfærd kan forstyrre refleks-baserede foranstaltninger disse smerter adfærd er en integreret del af OPAD. Forskellene i smertetærsklen og lavere doser af opioider, der er nødvendige for operant analyser tyder på en højere følsomhed over for smerte og analgesi end traditionelle refleks-baserede foranstaltninger.

Selvom OPAD kan måle smerte mere direkte end traditionelle assays, adskillige eksperimentelle betingelser og narkotika kan have en negativ indvirkning på denne analyse, og skal styres efter. Ændrings i appetitive motivation kan ændre adfærden på dette assay. Det kan afspejles i en forskel i den belønning selv 31 eller af motivation for belønning 6.. Der skal udvises forsigtighed for at sikre, at dyret motivation for belønning er konstant som mange lægemidler kan interferere med motivation. For eksempel kan høje doser af morfin og andre opioider forårsage hyperfagi for sød, fedtstoffer 32, som vil ændre reagere på operant Orofacial assay 6.. Mens dette antyder, at denne operant-baserede belønning konflikten paradigme har videre implikationer for brug herunder områderne angst og afhængighed (dvs. ændre givende aspekter i nærværelse af en given smertefuld stimulus) er det vigtigt at kontrollere for appetitive ændringer under smerte afprøvning sessioner. Disse ændringer i motivation vises ikke på disse klinisk relevante lavere doser, men den analgetiske effekt forbliver intakt 3.. En måde at control for dette mulig forvirre er at sikre dosis af det givne lægemiddel ikke stiger adfærd på en neutral (33-37 ° C) temperatur. Test et lægemiddel versus en ikke-medicinsk gruppen på en neutral temperatur skal være et første skridt, før du tilføjer en smerte komponent. Også i betragtning af at flere baseline sessioner er mulige inden en test session vha. OPAD disse spørgsmål kan opdages og kan styres efter inden for en enkelt adfærdsmæssige session. Da den fastende tidsplan kan ændre motivation på denne assay er det vigtigt at holde dette konsekvent. Vi typisk gør en nats faste, men andre skemaer er mulige. For eksempel har vi eksperimenteret med en daglig kort hurtigt på 6 timer før (upublicerede resultater). Dette giver mulighed for at teste dagligt i stedet for hver anden dag. Desuden har unfasted rotter også reageret godt på analysen 9.. Uanset fastende teknikker anvendes det hovedsageligt vigtigt at holde det konsekvent i hele test for at kontrollere for motivationsfaktorer.

(f.eks tail flick, von Frey filamenter), som hverken er software-drevet eller high-throughput. Den software-drevet system giver en betydelig fremgang for, hvordan adfærdsmæssige undersøgelser er designet og hvordan data indsamles og analyseres og en stigning i brugen af ​​denne analyse vil give grundlæggende smerte forskning for at blive mere klinisk oversættes i fremtiden. Dette system forventes at have en betydelig indvirkning på advancing fremtidig forskning relateret til smerte, fordi disse operant adfærdsmæssige undersøgelser kan give den nødvendige forbindelse for at forstå indflydelsen af ​​højere ordens strukturer på den samlede smerte adfærd.

Disclosures

Richard Mills og Chris Lloyd er medarbejdere i Stoelting Co

Produktion og fri adgang til denne artikel er sponsoreret af Stoelting Co

Acknowledgments

National Institute on Drug Abuse, NIH tilskud 5R44DA026220-03

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Sweetended Condensed Milk Borden 5272910108
Capzasin-HP 0.1% Chattem, Inc. 0032648-02
Isopropyl alcohol CVS 5042826245
Isoflurane Piramal Healthcare 66794-013-25
Opthalamic vet ointment Dechra 17033-211-38
Hair remover lotion Church and Dwight Co., Inc NRLBB-22339-04
OPAD System Stoelting 67500
Additional OPAD cages Stoelting 67501
Granulated cylinder Cole-Parmer EW-34512-11
Paper towels ANY ANY
Cotton tipped applicators Fisher 23-400-101
Fluotec 4 Vaporizer Ohmeda 39711
Hair clippers Oster 78005-010

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Mogil, J. S. Animal models of pain: progress and challenges. Nat. Rev. Neurosci. 10, 283-294 (2009).
  2. Vierck, C. J., Hansson, P. T., Yezierski, R. P. Clinical and pre-clinical pain assessment: are we measuring the same thing. Pain. , 135-137 (2008).
  3. Neubert, J. K., Widmer, C. G., Malphurs, W., Rossi, H. L., Vierck, C. J., Caudle, R. M. Use of a novel thermal operant behavioral assay for characterization of orofacial pain sensitivity. Pain. 116, 386-395 (2005).
  4. Nolan, T. A., Hester, J., Bokrand-Donatelli, Y., Caudle, R. M., Neubert, J. K. Adaptation of a novel operant orofacial testing system to characterize both mechanical and thermal pain. Behav. Brain Res. 217, 477-480 (2011).
  5. Rossi, H. L., Vierck, C. J., Caudle, R. M., Neubert, J. K. Characterization of cold sensitivity and thermal preference using an operant orofacial assay. Mol. Pain. 2, 37 (2006).
  6. Anderson, E. M., Valle-Pinero, A. Y., Suckow, S. K., Nolan, T. A., Neubert, J. K., Caudle, R. M. Morphine and MK-801 administration leads to alternative N-methyl-d-aspartate receptor 1 splicing and associated changes in reward seeking behavior and nociception on an operant orofacial assay. Neuroscience. 214, 14-27 (2012).
  7. Anderson, E. M., Neubert, J. K., Caudle, R. M. Long-term changes in reward-seeking following morphine withdrawal are associated with altered N-methyl-d-aspartate receptor 1 splice variants in the amygdala. Neuroscience. 223, 45-55 (2012).
  8. Neubert, J. K., Rossi, H. L., Malphurs, W., Vierck, C. J., Caudle, R. M. Differentiation between capsaicin-induced allodynia and hyperalgesia using a thermal operant assay. Behav. Brain Res. 170, 308-315 (2006).
  9. Rossi, H. L., Jenkins, A. C., Kaufman, J., Bhattacharyya, I., Caudle, R. M., Neubert, J. K. Characterization of bilateral trigeminal constriction injury using an operant facial pain assay. Neuroscience. 224, 294-306 (2012).
  10. Neubert, J. K., King, C., Malphurs, W., Wong, F., Weaver, J. P., Jenkins, A. C., Rossi, H. L., Caudle, R. M. Characterization of mouse orofacial pain and the effects of lesioning TRPV1-expressing neurons on operant behavior. Mol. Pain. 4, 43 (2008).
  11. Rossi, H. L., Vierck, C. J., Caudle, R. M., Yezierski, R. P., Neubert, J. K. Dose-dependent effects of icilin on thermal preference in the hindpaw and face of rats. J. Pain. 10, 646-653 (2009).
  12. Rossi, H. L., Neubert, J. K. Effects of environmental enrichment on thermal sensitivity in an operant orofacial pain assay. Behav. Brain Res. 187, 478-482 (2008).
  13. Nolan, T. A., Price, D. D., Caudle, R. M., Murphy, N. P., Neubert, J. K. Placebo-induced analgesia in an operant pain model in rats. Pain. , (2012).
  14. Dubner, R., Beitel, R. E., Brown, F. J. A behavioral animal model for the study of pain mechanisms in primates. Pain: New Perspectives in Therapy and Research. Weisenberg, M., Tursky, B. , Plenum Press. 155-170 (1976).
  15. Vierck, C. J., Hamilton, D. M., Thornby, J. I. Pain reactivity of monkeys after lesions to the dorsal and lateral columns of the spinal cord. Exp. Brain Res. 13, 140-158 (1971).
  16. Caterina, M. J., Schumacher, M. A., Tominaga, M., Rosen, T. A., Levine, J. D., Julius, D. The capsaicin receptor: a heat-activated ion channel in the pain pathway. Nature. 389, 816-824 (1997).
  17. Neubert, J. K., Rossi, H. L., Pogar, J., Jenkins, A. C., Caudle, R. M. Effects of mu- and kappa-2 opioid receptor agonists on pain and rearing behaviors. Behav. Brain Funct. 3, 49 (2007).
  18. Rossi, H. L., Neubert, J. K. Effects of hot and cold stimulus combinations on the thermal preference of rats. Behav. Brain Res. 203, 240-246 (2009).
  19. von Frey, M. Untersuchungen über die Sinnesfunctionen der menschlichen Haut. Abh. Sachs. Ges. Wiss. 23, 175-266 Forthcoming.
  20. D'Amour, F. E., Smith, D. L. A method for determining loss of pain sensation. J. Pharmacol. Exp. Ther. 75, 74-79 (1941).
  21. Kerins, C. A., Carlson, D. S., Hinton, R. J., Hutchins, B., Grogan, D. M., Marr, K., Kramer, P. R., Spears, R. D., Bellinger, L. L. Specificity of meal pattern analysis as an animal model of determining temporomandibular joint inflammation/pain. Int. J. Oral Maxillofac. Surg. 34, 425-431 (2005).
  22. Kramer, P. R., He, J., Puri, J., Bellinger, L. L. A non-invasive model for measuring nociception after tooth pulp exposure. J. Dent. Res. 91, 883-887 (2012).
  23. Thut, P. D., Hermanstyne, T. O., Flake, N. M., Gold, M. S. An operant conditioning model to assess changes in feeding behavior associated with temporomandibular joint inflammation in the rat. J. Orofac. Pain. 21, 7-18 (2007).
  24. Vierck, C. J., Acosta-Rua, A. J., Johnson, R. D. Bilateral chronic constriction of the sciatic nerve: a model of long-term cold hyperalgesia. J. Pain. 6, 507-517 (2005).
  25. Trujillo, K. A., Akil, H. Inhibition of morphine tolerance and dependence by the NMDA receptor antagonist MK-801. Science. 251, 85-87 (1991).
  26. King, C. D., Devine, D. P., Vierck, C. J., Mauderli, A., Yezierski, R. P. Opioid modulation of reflex versus operant responses following stress in the rat. Neuroscience. 147, 174-182 (2007).
  27. Morgan, D., Carter, C. S., DuPree, J. P., Yezierski, R. P., Vierck, C. J. Evaluation of prescription opioids using operant-based pain measures in rats. Exp. Clin. Psychopharmacol. 16, 367-375 (2008).
  28. Vincler, M., Maixner, W., Vierck, C. J., Light, A. R. Effects of systemic morphine on escape latency and a hindlimb reflex response in the rat. J. Pain. 2, 83-90 (2001).
  29. Mauderli, A. P., Acosta-Rua, A., Vierck, C. J. An operant assay of thermal pain in conscious, unrestrained rats. J. Neurosci. Methods. 97, 19-29 (2000).
  30. Vierck, C. J., Kline, R., Wiley, R. G. Comparison of operant escape and innate reflex responses to nociceptive skin temperatures produced by heat and cold stimulation of rats. Behav. Neurosci. 118, 627-635 (2004).
  31. Nolan, T. A., Caudle, R. M., Neubert, J. K. Effect of caloric and non-caloric sweet reward solutions on thermal facial operant conditioning. Behav. Brain Res. 216, 723-725 (2011).
  32. Taha, S. A., Katsuura, Y., Noorvash, D., Seroussi, A., Fields, H. L. Convergent, not serial, striatal and pallidal circuits regulate opioid-induced food intake. Neuroscience. 161, 718-733 (2009).

Tags

Behavior Neuroscience neurobiologi anatomi fysiologi medicin Biomedical Engineering Surgery Neurologiske manifestationer Pain kroniske smerter nociceptive smerter akutte smerter smerteopfattelse operant mus rotter analgesi nociception termiske hyperalgesi dyremodel
Anvendelse af operant Orofacial Pain Assessment Device (OPAD) at måle ændringer i Nociceptive Behavior
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Anderson, E. M., Mills, R., Nolan,… More

Anderson, E. M., Mills, R., Nolan, T. A., Jenkins, A. C., Mustafa, G., Lloyd, C., Caudle, R. M., Neubert, J. K. Use of the Operant Orofacial Pain Assessment Device (OPAD) to Measure Changes in Nociceptive Behavior. J. Vis. Exp. (76), e50336, doi:10.3791/50336 (2013).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter