Waiting
Login processing...

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

Behavior

Gebruik van de operante Orofacial Pain Assessment Device (OPAD) om veranderingen in Nociceptieve Gedrag Meet

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

We presenteren een gebruiksvriendelijke, high-throughput operante systeem voor de evaluatie van pijn gedragingen in wakkere, bewuste knaagdieren. De Orofacial Pain Assessment Device (OPAD) kan de pijn te beoordelen door middel van een beloning / conflict paradigma waardoor een meer humane manier van testen. Dit protocol zal meer klinisch relevante en translationele gegevens uit knaagdieren opleveren.

Abstract

We geven een operant systeem voor detectie van pijn in wakkere, bewuste knaagdieren. De Orofacial Pain Assessment Device (OPAD) beoordeelt pijn gedrag in een meer klinisch relevante manier door niet te vertrouwen op reflex-gebaseerde maatregelen van nociceptie. Voedsel gevast, kaal (of geschoren) knaagdieren worden in een plexiglas kamer die twee Peltier-based thermodes die kan worden geprogrammeerd om elke temperatuur tussen 7 ° C en 60 ° C heeft Het knaagdier is getraind om contact te maken met deze, om toegang te krijgen tot een beloning fles. Tijdens een sessie worden een aantal gedrags pijn uitkomsten automatisch opgenomen en opgeslagen. Deze maatregelen omvatten het aantal fles beloning activeringen (licks) en gezicht contact stimuli (face contacten), maar aangepaste maatregelen, zoals het likken / gezicht ratio (totaal aantal licks per sessie / totaal aantal contacten) kunnen ook worden aangemaakt. De stimulus temperatuur kan worden ingesteld op een enkele temperatuur of meerdere temperaturen binnen een sessie. De OPADis een high-throughput, eenvoudig te operante test die zal leiden tot een betere vertaling van pijn onderzoek in de toekomst als het omvat corticale ingang in plaats van te vertrouwen op spinale reflex-gebaseerde nociceptief assays gebruiken.

Introduction

Chronische, ongecontroleerde pijn blijft een groot probleem voor de volksgezondheid en het nieuwe pijnstillende behandelingen vaak niet te vertalen van de bench to bedside. Dit gebrek aan succes is mede door het gebruik van inefficiënte gedrag assays reflex gebaseerde maatregelen van pijn die niet noodzakelijkerwijs of volledig model van de menselijke pijnvoorwaarde 1,2, en specifiek, het ontbreken van een betrouwbare, high-throughput, commercieel verkrijgbaar , in vivo pijn assessment test voor ratten en muizen. We presenteren hier een hoge doorvoer, gemakkelijk te versie van onze operante gebaseerde nociceptie test gebruiken. Dit nieuwe systeem is gebaseerd op eigen operante orofaciale pijn assay die is aangetoond dat gevoelig detecteren van verschillende modaliteiten waaronder pijn hitte, koude, mechanische en 3,4,5. Van deze maatregelen, hebben een breed scala van gebieden onderzocht, waaronder pijnstillers 6,3,4,5,7, pijn aandoeningen zoals ontstekingen, hyperalgesie en allodynie 9, en perifere nociceptieve modulatie via TRP kanalen met capsaïcine, resiniferatoxin, menthol, en icillin 8,10,5,11. Psychologische effecten zoals angst-geïnduceerde modulatie van pijn 12 en het placebo-effect 13 hebben ook aangetoond met orofaciale operante testen suggereren dat geschikt is voor het meten van de volledige ervaring van pijn kan zijn en niet alleen nociceptie.

De Orofacial Pain Assessment Device (OPAD) maakt gebruik van een beloning / conflict test die het mogelijk maakt een knaagdier te kiezen tussen het ontvangen van een versterkende beloning of het ontsnappen van een aversieve prikkel waardoor de controle op de hoeveelheid pijn voelt tijdens een sessie 14,15. Knaagdieren worden eerst getraind om hun gezichten te drukken in temperatuur gecontroleerde thermodes om toegang tot een voedsel fles met een vloeistof beloning te krijgen. Na training kan de stimulus temperatuur worden verwarmd of gekoeld en verschillen in rekomstige kan geven het niveau van nociceptie of analgesie het dier waarneemt. De OPAD is ook in staat om snelle veranderingen in temperatuur, die basislijn testen en het beoordelen van pijn bij warme en koude temperaturen binnen een enkele testsessie mogelijk maakt. Hier presenteren we een eenvoudig protocol dat het vermogen van de OPAD voor veranderingen in de pijn veroorzaakt door hitte, koude detecteren belicht, en de TRPV1 agonist capsaïcine 16. Capsaïcine Hierna worden als thermische sensibilisator omdat het aantal voordelen voor deze test zoals het niet-weefsel beschadigen en vooraf aangetoond gezicht allodynie en hyperalgesie induceren in diermodellen 8. We zullen zien hoe het OPAD software snel kan verkrijgen, analyseren, grafiek, en het uitvoeren van statistische analyses op knaagdieren gedragsgegevens.

Protocol

Hier is het gebruik van de OPAD (Stoelting Co, Wood Dale, IL) wordt beschreven in algemene termen voor een voorbeeld experiment met capsaïcine. De exploitant heeft de vrijheid om talrijke experimenten programmeren met vele opties en pijn modellen wel. Bijvoorbeeld, de toediening van pijnstillers te verminderen nociceptieve maatregelen 6,3,4,5,7 en andere pijn modellen zoals chronische vernauwing letsel producten en ontsteking verhoogde nociceptieve gedrag 3,9. Deze modellen zijn gemakkelijk aan te passen aan het volgende protocol.

Voor alle experimenten maleSprague-Dawley ratten (250-300 g, Charles River, Raleigh, NC) werden gebruikt. Deze werden ondergebracht in paren in 22 ° C temperatuur en 31% luchtvochtigheid gecontroleerde kamers met een normale 12-uurs licht / donker cycli (06:00-18:00 lichten op) en hadden vrije toegang tot voedsel en water behalve wanneer vastten. Gedrags-sessies werden uitgevoerd tijdens de lichte fase. Deze faciliteiten waren AAALAC geaccrediteerde en alle procedures werden goedgekeurd by de Universiteit van Florida IACUC.

1.Training en Baseline Sessies

  1. Voedsel snel knaagdieren de avond voor elke OPAD sessie (ex. 15 + / - 1 uur voor dit experiment).
  2. Knaagdieren moet eerst worden opgeleid tot consistent gedrag bij niet-aversieve temperaturen (bijv. 33-37 ° C) wordt waargenomen. Over het algemeen, ongeveer zes sessies (drie keer per week gedurende twee weken) is voldoende om muizen of ratten trainen om ongeveer 600-1000 of 2000 maal per sessie likken, respectievelijk.

2. Pretest Voorbereiding en Capsaïcine behandeling

  1. Haarloze knaagdieren zijn het beste voor alle operante procedures, indien dit niet mogelijk is, moeten knaagdieren hebben hun gezichtshaar (buccale haar alleen en niet vibrissae pad / snorharen als dit heeft een effect op navigatie een knaagdier's) 1-2 dagen voor het testen voor nauwkeurige verwijderd registratie van het gedrag.
  2. Buccale haar fungeert als een temperatuur isolator en maakt warmte en kou minder nociceptieve. Om haar te verwijderen, verdoven ratten,voeg oogzalf, scheren wang haar met tondeuse, gelden ontharingscrème, wacht 2-4 min., daarna wassen met water. Zie Neubert et al.. 3 voor de volledige methodologie.
  3. Op de dag van het testen, verdoven van het dier (ex. 1-2,5% isofluraan inhalatie) en plaats opthalamic dierenarts zalf op beide ogen om te voorkomen dat ze uitdrogen en alle topische behandelingen met geneesmiddelen te houden van het krijgen in het oog.
  4. Breng capsaïcine crème (0,1%) bilateraal op de blootgestelde wangen met een steriel wattenstaafje. Wacht 5 minuten. Veeg crème met gaasjes gedrenkt in warm water (ongeveer 40 ° C). Veeg wangen af ​​met een alcoholdoekje en een timer voor 30 minuten.
  5. Laat het knaagdier voldoende tijd om te herstellen van anesthesie alvorens terug te keren naar de kooi. Wacht tot het zijn hoofd in een sternal houding om de aspiratie van kooi strooisel voorkomen kunnen verhogen.

3. Het programmeren van de OPAD Systeem voor protocollen en Experimenten

  1. De belangrijkste innovatie of het OPAD systeem om gedrags-testen is het orofaciale software, een ANY-doolhof (Stoelting Co, Wood Dale, IL) aangedreven systeem waarmee de gebruiker te programmeren en nieuwe experimenten te creëren.
  2. Een algemeen voorbeeld van hoe je een eenvoudig experiment programmeren wordt hieronder gegeven, maar veel meer opties voor temperatuurhelling protocollen en andere dan capsaïcine pijn modellen zijn beschikbaar.
  3. Experimenten kunnen worden ontworpen en opgeslagen op enig punt. Schakel OPADs en open source software. Zet de witte ruis te controleren voor omgevingsgeluid. Onder "File" te selecteren Nieuw Experiment. Onder het kopje "Protocol" de naam van het protocol en selecteren of te laten verblinden.
  4. Onder "OPAD cages" select "Nieuwe OPAD kooi" en vervolgens "toevoegen alle aangesloten OPAD kooien." Onder "Uitgangen" select "Temperature Controllers" en vervolgens "Thermal element". Stel begintemperatuur (bijvoorbeeld een neutrale 33-37 ° C).
  5. Indien nodig, aan te passen ramping temperaturen onder "OPAD temperatuur cyclus." Om de temperatuur te veranderen van neutraalte warm naar koud aanpassingen maken hier.
  6. Voor "1", "Set temperatuur (° C)" = 45, "Ramp duration" = 30 sec, en "Blijf op value for" = 3 min. For "2", 33, 30 sec en 3 minuten. Voor "3", 7, 60 sec en 3 minuten. Voor "4", 33, 60 sec en 3 minuten. Vink het vakje voor "Na de volgende periode:" en selecteer 3 min.
  7. Onder "Fields" extra notities over de onderwerpen toe te voegen. Maak bijvoorbeeld een ruimte voor dierlijke ID door te kiezen voor "Nieuw veld" en verander de naam in "Animal ID." Kies dan voor "Animals", "Text", en "Gebruik dit veld als het dier ID."
  8. Onder "Stage", zal de OPAD automatisch een "Eerste fase." Stel de duur van de testperiode en noem het podium als dat nodig is. Voor deze ramping sessie, zet u dit op 18 min..
  9. Een opmerking over fasen: voor de meeste experimenten, moet gedrags sessies duren niet langer dan 10-20 minuten. Daarna worden knaagdieren verzadigd. Voor experimenten over meerdere dagen, kunnen extra tranches worden toegevoegd voor elke dag van de data-analyse eenvoudiger maken. Onder "Berekeningen" selecteer "Nieuwe berekening" en noem maar op "L / F" voor lick / gezicht verhouding. In de sectie met het label "Voer de berekening in het gebied onder" passen om te zeggen "Lick: aantal activeringen / Contact: aantal activeringen".
  10. Om de termijnen voor een eenvoudiger data-analyse te maken selecteer "Analyse" en "Nieuwe tijd". Noem een ​​"33 ° C" en selecteer het vakje voor "Deze periode is hetzelfde in alle stadia" For "Starttijden:" schrijven 0 en voor "Eindigt bij:" zet 3 min.
  11. Herhaal bovenstaande stappen voor elke periode. Naam: "Ramp 33-45 ° C." Begint op: 3 min. Eindigt bij: 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. Opslaan en noem het protocol. Opmerking: opgeslagen protocollen kunnen worden hergebruikt in nieuwe experimenten.

4. Rijdt de Assay

  1. Bereid een kamer temperature beloning mengsel en plaats in OPAD flessen. Een 2:1 verhouding van water: gezoete gecondenseerde melk werkt goed hoewel sucrose of saccharine kunnen eveneens worden gebruikt.
  2. Plaats vloeistof opvangbak, plexiglas kooi en metalen vloer rooster op de OPAD machine. Hechten bedrading naar kooi.
  3. Plaats beloning fles op te staan ​​en aan te passen, zodat de tuit kan worden bereikt door het knaagdier. Aanvankelijk kan de fles verder naar achteren worden geplaatst in de kooi dan teruggetrokken beter gezicht contacten produceren.
  4. Laad het experiment in de OPAD software. Voeg het aantal te testen dieren. Onder het kopje "Experiment" voeg een "titel" en vervolgens de behandelingsgroepen (capsaïcine en controle) toe te voegen. Voeg het aantal dieren in elke groep.
  5. , Selecteert u onder het kopje "Tests" "Animal behandelingen en data". Voeg de letter van de behandeling (A, B, C, etc.) en het dier ID. De dozen moeten nu de aangewezen dier-ID op hun scherm.
  6. Druk op de knop op de OPAD doos. Dit zalde thermodes passen aan de juiste temperatuur. Wanneer het licht gaat oranje, plaatst u het knaagdier binnen en druk nogmaals op de knop. Voor dit experiment, zal ratten worden gestart 30 minuten na de capsaïcine crème werd geveegd.
  7. Het groene lampje gaat branden. Stel de afstand van de fles is uit de doos, zodat de rat contact moet maken met de thermodes op zijn buccale, niet vibrissa, regio om te kunnen likken. Juiste afstelling zal resulteren in een stevige rode doos voor likken hierboven geschetste een oranje doos voor contacten.
  8. Juiste plaatsing van de beloning fles essentieel is voor de test. Als de fles te dicht de rat zal ofwel likken zonder het maken van een contactpersoon of aan haar neus aan te raken om de beloning fles zodat veel likt zal verschijnen als er slechts een (met een daarbij geschetste rode doos voor licks in plaats van een stevige doos).
  9. Zodra de testsessie is over de OPAD zal de experimentator waarschuwen met een toon. Terug de knaagdieren te zijn kooi. Als ander knaagdier te testen daarna het vak zal indicate zijn Animal ID. Herhaal stappen 4,5-4,7 indien nodig totdat het experiment voltooid is.

5. Analyseren, Graphing, en statistische analyse van de gegevens met OPAD Software

  1. Onder het kopje "resultaten" te selecteren of u een tekst, grafiek of statistische analyse-rapport te bekijken.
  2. In het vak "Graph verslag instellingen", kiezen welke variabele te onderzoeken. Bijvoorbeeld, onder "Berekening resultaten" het vakje "L / F".
  3. Specificeer "Op de x-as toont" als "Periode" en "Toon verschillende series voor" als "behandeling." Selecteer "Bekijk het rapport". Opslaan, afdrukken, kopiëren, e-mailen of het verslag kan worden gedaan op dit moment. Bepaalde datapunten kan in het onderstaande vak de groepering stap worden uitgesloten indien nodig.
  4. Onder het kopje "Data" is een verstelbare notering van de ruwe data van het experiment in spreadsheet vorm indien nodig. Opmerking: alle data is opgeslagen en kan worden gemanipuleerd en geanalyseerd op een later tijdstip.

6. Clean Up

  1. Zet de machine uit en verwijder kooi bedrading. Wassen en ontsmetten van het rooster, doos, fles, en vloeibare bak. Deze componenten kunnen worden gewassen met de hand of vaatwasser.

Representative Results

Typische resultaten zijn weergegeven voor het gedrag van een knaagdier op het OPAD in de figuren 1A-D. Het aantal likt is hoog voor elk segment van de sessie op de neutrale 33 ° C temperatuur, maar laag voor aversieve zijn (45 ° C en 7 ° C) zoals geïllustreerd in figuur 1A. Zoals Figuur 1B toont, zijn lange periodes van contact gemaakt bij 33 ° C zoals typisch is voor niet-nociceptieve stimulus temperaturen. De duur en vermindert het aantal contacten stijging in perioden waarin de temperaturen zijn pijnlijk. Figuur 1C is een diagram van het protocol ramping de OPAD werd geprogrammeerd om voor alle testsessies. Figuur 1D toont de totale beloning ingenomen tijd gram . Op dezelfde wijze als het aantal licks, dieren de voorkeur aan de neutrale temperaturen boven het pijnlijke. De lik / gezicht verhouding (L / F) voor de uitgangssituatie sessie werd berekend door de OPAD en wordt geïllustreerd inFiguur 1E. Deze ratio is veel hoger tijdens de drie niet-pijnlijke 33 ° C sessies (20-46 likt per gezichtsbehandeling contact) dan aan het pijnlijke sessies van 45 ° C (3 licks per gezichts-contact) en 7 ° C (1 likken per gezichtsbehandeling contact ). Een herhaalde maatregelen One-Way ANOVA was significant (F (4,52) = 6,2182, p <0,001) van een effect van temperatuur op de L / F-verhouding. Bonferroni's test waren significant bij vergelijking 33 ° C versus 7 ° C (p <0,05), 45 ° C versus 33 ° C (2) (p <0,01) en 33 ° C (2) versus 7 ° C ( p <0.01). N = 16 voor alle temperaturen. In figuur 1F waren capsaïcine behandelde knaagdieren (N = 8) niet significant van naïeve ratten (N = 8) en een van de neutrale 33 ° C temperatuur. Capsaïcine behandelde knaagdieren hadden een significant lagere L / brandstofverhouding bij 45 ° C (t-test, t (13) = 2,9350, p = 0.012). Capsaicin groep had hogere L / F ratio bij 7 ° C, maar dit was niet significant.


Figuur 1. Meten nociceptie met de OPAD. Gedrag Een enkele knaagdier op het OPAD wordt getekend voor A) aantal licks, B) contacten, C) temperatuur van de thermode tijdens de sessie, en D) beloning inname in gram. E) De lick / gezicht verhouding hoog is tijdens de drie niet-pijnlijke 33 ° C sessies en is significant lager bij de pijnlijke sessies van 45 ° C en 7 ° C (Repeated Measures One-Way ANOVA, F (4,52) = 6,2182, p <0,001, Bonferroni's test 33 ° C versus 7 ° C (p <0,05, #), 45 ° C versus 33 ° C (2) (p <0,01, **) en 33 ° C (2) versus 7 ° C (p <0,01, # #). F) Capsaicin behandelde knaagdieren aanzienlijk lagere L / F-verhouding bij 45 ° C (t-test, t (13) = 2,9350, p = 0,012 *) maargeen van de neutrale temperaturen. N = 16 voor 1E en N = 8 voor capsaïcine en N = 8 voor naïeve voor 1F. Klik hier om een grotere afbeelding te bekijken .

Discussion

Het OPAD systeem is een eenvoudig te gebruiken, high throughput assay voor het opsporen van veranderingen in pijnperceptie bij knaagdieren. De high throughput Dit type systeem houdt in dat vele dieren in een dag kunnen worden onderzocht door een persoon. Dit komt door het OPAD software systeem het mogelijk tot 16 vakken gelijktijdig worden uitgevoerd op een computer. Dit betekent dat na de initiële setup tijd, ongeveer 48 operant runs (op 18 min per run) kan een uur, nog meer uitgevoerd als de sessie de tijd is ingesteld op minder tijd per fase. Dit zorgt voor pijn testen in honderden dieren per dag. Deze hoeveelheid testen zou niet praktisch met de meeste traditionele pijn assays.

In overeenstemming met onze eerdere werk, wordt knaagdier gedrag veranderd onder pijnlijke omstandigheden. Tijdens de niet-schadelijke periodes knaagdieren hebben meestal lange periodes van het drinken waarin ze contact onderhouden met de thermodes. Tijdens aversieve 45 ° C of 7 ° C omstandigheden, deknaagdieren hebben veel kortere periodes als zij contact voor langere tijd niet kan handhaven. Daarom is de lik / gezicht ratio (aantal likt gedeeld door het aantal gezichts contacten binnen een sessie) verandert met pijn. Capsaïcine de verhoogde pijngevoeligheid verwarmen zoals aangetoond door een lagere L / F-verhouding in de behandelde versus onbehandelde knaagdieren op 45 ° C geroerd. Analgetica kunnen deze lick / gezicht verhouding terugkeren naar een niveau vergelijkbaar met niet-pijnlijke aandoeningen 3. Hoewel de pijn voorwaarden die gemakkelijk kunnen worden geproduceerd op de huid (zoals de toepassing van capsaïcine crème) zijn de eenvoudigste methoden voor het detecteren van de pijn op deze test, kan diermodellen van meer klinisch relevante deep zenuwweefsel pijn zoals trigeminusneuralgie ook veranderen gedrag operante orofacial assays 9 . Samen vormen deze gegevens bewijsmateriaal dat de OPAD gevoelig is voor veranderingen in warmte en kou, pijn drempels en schadelijke chemische stoffen zoals capsaïcine naast de operantemogelijkheid orofaciale pijn assay om tal van andere voorwaarden van pijn en analgesie 6,3,8,17,10,5,12,18,11,9 detecteren.

Systeem van meet pijn de OPAD is een meer klinisch relevante, zinvolle, en humane methode voor het opsporen pijn dan reflex-gebaseerde maatregelen. Deze traditionele maatregelen van nociceptie als de poot terugtrekken met von Frey filamenten 19 en de staart-flick test 20 zijn gebruikt voor meer dan een eeuw, maar ze alleen de reactie op een experimentator toegebrachte stimulus te meten. Het dier heeft weinig controle en "nociceptie" wordt hoofdzakelijk gelokaliseerd in het ruggenmerg. Voor de mens, de subjectieve pijnervaring is ook belangrijk als mensen gewoon zijn gevraagd om hun subjectieve niveaus van pijn rapporteren. De mogelijkheid voor de dieren om zelf verslag uit over hun pijn in operante gebaseerde procedures zou een doorbraak voor fundamenteel onderzoek pijn 1 zijn. Met de OPAD, worden dieren gezien de keuze om al te reageren tijdens apainful stimulus of niet. Als het te pijnlijk, dieren eenvoudig hun pogingen om de beloning te worden verkleind en daarmee hun blootstelling aan pijn beperken. Dit is een veel menselijker en minder stressvol test in vergelijking met veel reflex-gebaseerde maatregelen waarin dieren hebben vaak hun bewegingen beperkt en hebben geen controle over de hoeveelheid pijnlijke prikkels waaraan ze worden blootgesteld. De behoefte om te ontsnappen aan de pijn is een inherent rijden in alle dieren en de OPAD neemt dit gedrag in plaats van compensatie voor het als andere nociceptieve assays. De beweging weg van reflex-gebaseerde maatregelen van pijn in operante taken is steeds vaker in het veld. Andere groepen hebben niet-reflex-gebaseerde maatregelen toegepast, zoals het onderzoek maaltijd duur 21,22,23 en thermische warmte pijn ontsnappen paradigma 24 (Voor een overzicht van andere pijn maatregelen die wij stellen onze eerste referentie 1). De OPAD is in staat om elementen van deze combineren in een verenigd maatregel, de Lick / Gezicht ratio, which onderzoekt voedselinname en de noodzaak om te ontsnappen aan pijnlijke stimuli. Een ander voordeel is dat deze test kan meten pijn gedurende lange tijd (1-2 maanden) zonder verlies van gevoeligheid 7,9. Door zijn voordelen ten opzichte van reflex-gebaseerde testen, is dit minder stress en meer humane test goed aangepast aan lange-termijn veranderingen in nociceptieve gedrag bij knaagdieren meten.

Operante pijn meet geven vaak verschillende resultaten in vergelijking met reflex-gebaseerde maatregelen in termen van opioïdbasisdosis effecten en pijn drempels. Terwijl hoge doseringen opioïden doorgaans worden gebruikt voor reflex-gebaseerde maatregelen 25 verschillende studies geven aan dat lagere doses nodig voor reacties op operante assays 26,27,28. Hoge doseringen kunnen ook interfereren met operante maatregelen, maar deze zijn detecteerbaar met de OPAD 6. Andere studies hebben ook aangetoond dat de drempels voor ontsnapping uit een pijnlijke prikkel zijn verschillend voor operante versus reflex-gebaseerde maatregelen 29,2,30 wijst op een belangrijk verschil tussen de perceptie van pijn een dier 'versus de snelheid van hun spinale reflexen. Een voordeel van de OPAD is dat de knaagdieren kunnen kiezen of om de taak uit te voeren, dit maakt het knaagdier te ontsnappen of vermijdingsgedrag uiten. Dit complex gedrag vereist corticale besluitvorming tot het bedrag van nociceptie het knaagdier voelt 14,29,15,30 beheersen. Terwijl ontsnappen en vermijdingsgedrag kunnen interfereren met reflex gebaseerde maatregelen deze pijn gedragingen zijn een integraal onderdeel van de OPAD. De verschillen in pijn drempels en de lagere doses van opioïden nodig voor operante analyses suggereren een hogere gevoeligheid voor pijn en analgesie dan traditionele reflex-gebaseerde maatregelen.

Hoewel de OPAD kan pijn meer direct te meten dan traditionele testen verschillende experimentele condities en drugs kan een nadelige invloed op deze test en moeten worden gecontroleerd. Wijzigings in appetitieve motivatie kan veranderen gedrag op deze test. Dit kan worden weergegeven door een verschil in de beloning zelf 31 of door de motivatie voor de beloning 6. Er moet worden gezorgd dat de motivatie van het dier voor de beloning is constant veel geneesmiddelen kunnen interfereren met motivatie. Zo kunnen hoge doses van morfine en andere opioïden hyperfagie veroorzaken voor zoete, vetstoffen 32 die veranderen reageren op operante orofaciale assay 6. Hoewel dit suggereert dat operant gebaseerde paradigma beloning conflict heeft bredere implicaties gebruiksaanwijzing die het gebied van angst en verslaving (bijvoorbeeld het veranderen van de lonende aspecten in de aanwezigheid van een bepaalde pijnlijke stimulus) is het belangrijk om te controleren voor appetitive veranderingen in pijn testen sessies. Deze veranderingen in de motivatie niet verschijnen op deze klinisch relevante lagere doseringen, maar het pijnstillende effect intact blijven 3. Een manier om control voor dit mogelijk verwarren is de dosis van het geneesmiddel die in de tekst niet toeneemt gedrag op neutraal (33-37 ° C) temperatuur. Het testen van een medicijn versus een niet-medicamenteuze groep bij een neutrale temperatuur moet een eerste stap voor het toevoegen van een pijn component. Ook gezien het feit dat een aantal uitgangswaarde sessies zijn mogelijk binnen een testsessie met de OPAD deze problemen kunnen worden opgespoord en kan worden bediend voor het binnen een gedrags-sessie. Als vasten schema kan motivatie veranderen op deze test is het belangrijk deze consistent te houden. Wij doen meestal een nacht vasten, maar ook andere schema's zijn mogelijk. Zo hebben we geëxperimenteerd met een dagelijkse korte vasten van 6 uur voor (ongepubliceerde resultaten). Dit maakt dagelijkse testen in plaats van om de andere dag. Ook hebben unfasted ratten ook goed gereageerd op de test 9. Wat ook vasten technieken worden gebruikt is het vooral belangrijk het consequent te houden gedurende het testen om te controleren voor motivationele factoren.

(bijv. tail flick, von Frey filamenten) die noch software-driven, noch high-throughput. De software-gestuurde systeem een ​​belangrijke vooruitgang hoe gedragsonderzoek ontworpen en hoe de gegevens worden verzameld en geanalyseerd en een toename van het gebruik van deze test zal fundamenteel onderzoek naar pijn meer klinisch vertaalbare in de toekomst. Dit systeem zal naar verwachting een aanzienlijke invloed op adva hebbenncing toekomstig onderzoek met betrekking tot pijn, omdat deze operante gedragsmatige studies kunnen de noodzakelijke koppeling voor het begrijpen van de invloed van hogere orde structuren op de algehele pijn gedrag.

Disclosures

Richard Mills en Chris Lloyd zijn medewerkers van Stoelting Co

Productie en gratis toegang tot dit artikel wordt gesponsord door Stoelting Co

Acknowledgments

National Institute on Drug Abuse, NIH-subsidie ​​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

Gedrag neurowetenschappen neurobiologie Anatomie Fysiologie Geneeskunde Biomedische Technologie Chirurgie Neurologische Manifestaties Pijn Chronische Pijn Nociceptieve Pijn acute Pijn pijn Perception Operant muis rat analgesie nociceptie thermische hyperalgesie diermodel
Gebruik van de operante Orofacial Pain Assessment Device (OPAD) om veranderingen in Nociceptieve Gedrag Meet
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