我们提出了一个用户友好的,高通量的操作性在清醒的,有意识的啮齿动物的疼痛行为的评价体系。颜面部疼痛评估设备(OPAD)可以评估疼痛通过奖励/冲突范式,从而提供了一种更人性化的方式测试。该协议将产生更多的临床相关数据和平移啮齿动物。
我们提出了一个操作性疼痛清醒的,有意识的啮齿动物的检测系统。颜面部疼痛评估设备(OPAD)评估疼痛行为在更多的临床相关的方式,不依靠痛觉反射为基础的措施。食物禁食,无毛(或剃了毛的)啮齿动物放入一个有机玻璃室,它有两个基于珀尔帖的热压,可以进行编程之间的任何温度7℃和60℃。训练啮齿动物接触这些以访问的奖励瓶。在会话过程中,一些行为疼痛结果会自动记录并保存。这些措施包括奖励瓶激活的数量(舔)和脸部接触刺激(面接触),但舔/面部比(总数每会话/总数接触舔)也可以创建自定义等措施。刺激的温度可以设置为一个单一的温度或在一个会话内的多个温度。 OPAD是一种高通量,易于使用的操作性试验,这将导致在未来更好的翻译疼痛研究,因为它包含了皮质的输入,而不是依靠脊髓反射的伤害性检测。
慢性的,不受控制疼痛仍然是一个重大的公共卫生问题和新颖的镇痛治疗往往不能从替补席翻译床头。这种缺乏成功的部分原因是由于使用的低效行为分析在疼痛反射为基础的措施不一定完全模拟人类的痛苦条件1,2,具体而言,缺乏一个可靠的,高通量,市售在大鼠和小鼠体内疼痛评估测定。我们在座的高吞吐量,易于使用的版本,我们基于操作性的痛觉测定。这个新的系统是基于我们以前的操作性颜面部疼痛检测已被证明是检测不同的止痛方式,包括冷,热,机械3,4,5敏感。从这些措施中,各种各样的领域都进行了研究,包括止痛药6,3,4,5,7,疼痛,如炎症,痛觉过敏和异常疼痛<s升> 3,8,三叉神经痛,周围痛觉调制辣椒素,辣椒素类似物,薄荷,和icillin 8,10,5,11 通过 TRP通道。心理影响,如焦虑引起的疼痛12调制和安慰剂效应13,也已经证明,颜面部的操作性测试,暗示它可能是适合用于测量充分体验痛苦,而不是简单的痛觉。
颜面部疼痛评估设备(OPAD)使用的奖励/冲突检测,这使得啮齿动物之间作出选择接收加强奖励或逃避厌恶刺激,从而控制疼痛的感觉在会话期间14,15。鼠害首先训练他们的脸按到温度控制热压为了获得食品瓶含有液体的奖励。训练结束后,刺激温度可以被加热或冷却和不同的重对应可以表明动物感知痛觉或镇痛水平。 OPAD也能在温度急剧变化,允许在一个单一的测试环节在高温和低温的基准测试和评估疼痛。在这里,我们提出了一个简单的协议,它突出OPAD疼痛的变化引起的热,冷的检测能力,并且TRPV1激动剂辣椒素16。下面使用辣椒素作为热增敏剂,因为它有几个好处,因为它是该测定非组织破坏和先前已被证明诱导面部异常性疼痛和痛觉过敏中的啮齿类动物模型8。 ,我们将演示如何,OPAD软件也能迅速获得,分析,图表,对啮齿动物的行为数据进行统计分析。
OPAD系统是一个易于使用的,高通量的检测,能够检测在啮齿动物的疼痛感知的变化。该系统的高吞吐量的性质意味着,许多动物可以由一个人在一天内进行测试。这是由于OPAD软件系统,因为它允许多达16个盒,在一台计算机上同时运行。这意味着,在初始安装后的时间,约48操作性运行(每运行18分钟),可以进行一个小时,甚至更如果会话时间设置为每级的更短的时间。这允许在数百种动物每天疼痛测试。用最传统的止痛检测,这种量的测试是不实际。
与我们以前的工作相一致,啮齿动物的行为是痛苦的条件下改变。在非有毒期间,啮齿动物通常具有很长的饮用水较量中,他们保持接触与热压。在厌恶45°C或1°C的条件下,啮齿动物有更短的较量,因为他们不能维持很长一段时间的接触。因此,舔/面对比(舔数除以面部接触的数量在一个会话)改变疼痛。辣椒素的敏感性增加热痛表现出较低的L / F比在处理与未处理的啮齿类动物在45°C温度。止痛药可以返回舔/面对比水平类似于非痛苦的条件3。动物模型的临床相关的深神经组织疼痛,如三叉神经痛疼痛的条件,很容易产生皮肤上(如应用辣椒素霜)虽然是最简单的检测方法,此法对疼痛,也可以改变行为操作性颜面部检测9 。两者合计这些数据支持的证据表明,OPAD改建在热和冷疼痛,疼痛阈值,除了操作性的有害化学剂,如辣椒素敏感颜面部疼痛检测的能力疼痛和镇痛6,3,8,17,10,5,12,18,11,9检测许多其他条件。
OPAD测量疼痛的系统是一个更多的临床相关的,有意义的,人道的方法检测疼痛比反射为基础的措施。这些传统的措施,像爪子用von Frey细丝19和甩尾实验20撤出痛觉已经使用了一个多世纪,但他们只能测量实验者造成刺激反应。动物难以控制,和“痛觉”主要是本地化到脊髓。对于人类来说,主观疼痛的经验也很重要,因为人们只是要求报告自己的主观程度的疼痛。动物自我报告他们的痛苦在基于操作性的程序的能力将是一个基本的疼痛研究的突破,为1。 OPAD,动物们在AP的选择是否响应的刺激ainful或不。如果实在是太痛苦,动物只是减少他们的企图达到的奖励,从而限制他们接触到疼痛。这是一个更人性化,更少的压力检测时相比,很多基于反射的动物往往有自己的运动受到限制,无法控制他们所接触到的金额疼痛刺激措施。需要摆脱疼痛是一种内在的驱动器在所有的动物和OPAD采用这种行为,而不是补偿,它像其他伤害性检测。运动远离疼痛的反射为基础的措施操作性任务正变得越来越普遍的领域。其他团体使用非反射为基础的措施,如检查顿饭持续时间21,22,23和热痛逃生范式24(评论其他止痛措施,我们建议我们的第一参考 1)。这些元素组合成一个统一的措施,舔/面对比,WH OPADICH检查食物的摄入和需要,以摆脱痛苦的刺激。另一个好处是,该法是能够测量在很长一段时间(1-2个月)疼痛不失灵敏度7,9。由于自己的优势,通过反射为基础的测试,很好地适应了这种压力较小,更人性化的检测测量啮齿动物伤害行为的长期变化。
阿片类药物的剂量效应和疼痛阈值时相比,反射为基础的措施操作性疼痛措施往往得到不同的结果。虽然基于反射的措施,通常用于高剂量的阿片类药物25的一些研究表明,较低的剂量所需要的响应的操作式的检测26,27,28。高剂量药物,也可以干扰操作性的措施,但这些都是OPAD 6检测。其他的研究也表明,逃离痛苦的刺激的阈值是不同的操作性versu的Ş反射为基础的措施29,2,30暗示的动物对疼痛的感觉,而他们的脊髓反射的速度之间的主要区别。 OPAD的一个好处是啮齿动物可以选择是否要执行任务,这允许灭鼠表达逃避或回避行为。这种复杂的行为,需要决策皮质伤害性的量来控制啮齿动物感觉14,29,15,30。虽然逃生和避税行为可以干扰与反射为基础的措施,这些疼痛行为的OPAD是一个不可分割的组成部分。疼痛阈值和低剂量的阿片类药物操作性检测所需的差异表明疼痛和镇痛更高的灵敏度比传统的反射为基础的措施。
虽然OPAD可以比传统的检测,一些实验条件和药物直接测量疼痛可能有不利的影响,在此试验中,必须控制。改造s的食欲动机可以改变这个实验的行为。这可以反映由在奖励本身31或奖励的动机6的差。必须小心,以确保动物的动机的奖励是恒定的,因为许多药物可干扰动机。例如,高剂量的吗啡和其他阿片类药物可能会导致贪食为甜,脂肪物质32将改变响应操作性颜面部检测6。虽然这并不表明,这种基于操作性的奖励冲突范式使用,包括焦虑和成瘾领域具有广泛的影响( 即在一个给定的疼痛刺激的存在改变的奖励方面)重要的是要控制食欲改变疼痛测试会话。这些改变的动机不会出现在这些临床相关的低剂量的镇痛作用仍然完好3。方法之一CONTROL这种可能的混淆,以确保给定的药物的剂量不会增加在中性温度(33-37℃)的行为。测试药物与非药物组在一个中立的温度应该是第一步加入疼痛组件之前。此外,由于一些基线会话是可能的在一个测试会话使用OPAD这些问题可以被检测到,并且可以控制在一个单一的行为会议。由于空腹时间表可以改变这个实验的动机,重要的是要保持一致。我们通常做一个通宵快,但其他可能的时间表。例如,我们已经尝试了每天的短前禁食6小时(结果未发表)。这允许每天测试,而不是每隔一天。此外,unfasted大鼠也回应测定9。无论空腹技术,用它主要是重要的保持一致,在整个测试控制激励因素。
<p class=OPAD的“jove_content”>总之,是一个易于使用的操作性分析,它是疼痛水平更类似于人类生存条件比传统的止痛分析。在此系统中的关键特征是实验参数和协议,数据采集,分析/结果的措施,使用软件控制系统的集成。这将提供一个丰富的用户控制的选项和参数,高通量的方式收集和分析大量成果的措施。这对比了常用的疼痛测试系统( 如甩尾,von Frey细丝)既不是软件驱动的,也不高通量。软件驱动系统提供了一个显着的进步行为研究如何设计,如何对数据进行收集和分析,在这个实验中的使用将允许增加基本疼痛研究在未来更多的临床翻译。该系统预计将有一个显着的影响ADVA通过实践与疼痛有关的未来研究,因为这些操作性的行为学研究提供必要的链接了解高阶结构上整体的疼痛行为的影响。The authors have nothing to disclose.
美国国家药物滥用研究所,美国国立卫生研究院授予5R44DA026220-03
Name of Reagent/Material | 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 |