Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

Behavior

שימוש במכשיר ההערכה אופרנטית orofacial כאב (OPAD) כדי למדוד שינויים בהתנהגות nociceptive

doi: 10.3791/50336 Published: June 10, 2013

Summary

אנו מציגים מערכת אופרנטית ידידותית למשתמש, תפוקה גבוהה לצורך ההערכה של התנהגויות כאב במכרסמים ערות ומודעים. מכשיר הערכת כאב orofacial (OPAD) יכול להעריך את כאב באמצעות הפרדיגמה גמול / סכסוך ובכך לספק דרך הומנית יותר של בדיקות. פרוטוקול זה יניבו נתונים יותר רלוונטיים קליני וtranslational ממכרסמים.

Abstract

אנו מציגים מערכת אופרנטית לצורך זיהוי של כאב במכרסמים ער ומודעים. מכשיר הערכת כאב orofacial (OPAD) מעריך התנהגויות כאב בצורה יותר רלוונטית מבחינה קלינית בכך שלא להסתמך על מדדים של Nociception מבוססי רפלקס. המזון צם, (או מגולח) מכרסמים חסרי שיער ממוקמים לתוך חדר שבו יש שני פרספקס thermodes מבוסס פלטייה שניתן לתכנת לכל טמפרטורה בין 7 מעלות צלזיוס, 60 ° C. המכרסמים הוא אימן ליצור קשר עם אלה כדי לגשת בקבוק גמול. במהלך פגישה, מספר תוצאות כאב התנהגותיות נרשמים באופן אוטומטי ונשמרים. אמצעים אלה כוללים מספר הפעלות בקבוק תגמול (מלקק) וגירויי מגע פנים (אנשי קשר פנים), אך אמצעים מותאמים אישית כמו ללקק / ניתן גם ליצור יחס פנים (סה"כ מלקק כל הפעלה / מספר הכולל של אנשי קשר). טמפרטורת הגירוי יכולה להיות מוגדרת לטמפרטורה אחת או טמפרטורות מרובות בתוך מושב. OPADהיא תפוקה גבוהה, קל לשימוש assay אופרנטית שיוביל לתרגום טוב יותר של מחקר כאב בעתיד שכן היא כוללת קלט קליפת המוח במקום להסתמך על מבחני nociceptive מבוססי רפלקס עמוד השדרה.

Introduction

כאב כרוני, בלתי מבוקר נשאר בעיה עיקרי בריאות ציבור ורומן טיפולי כאבים לעתים קרובות אינם מצליח לתרגם מהספסל אל המיטה. זה חוסר ההצלחה נובע בחלקו לשימוש במבחני התנהגות לא יעילים באמצעים המבוססים על רפלקס של כאב שלא בהכרח או לחלוטין אין מודל 1,2 מצב כאב האנושי, ובאופן ספציפי, חוסר אמין, תפוקה גבוהה, זמין מסחרי , בכאב assay-vivo הערכה לשני חולדות ועכברים. אנו מציגים כאן תפוקה גבוהה, קלה לשימוש גרסה של assay Nociception מבוסס אופרנטית שלנו. מערכת חדשה זו מבוססת על assay הקודם שלנו אופרנטית orofacial כאב אשר כבר הוכיח להיות רגיש לאיתור שיטות שונות, כולל כאבי חום, קור, ומכאני 3,4,5. מאמצעים אלה, במגוון רחב של תחומים נחקרו, כולל משככי כאבים 6,3,4,5,7, תנאי כאבים כמו דלקת, hyperalgesia וAllodynia 9 עצבים, והיקפי משולש דרך ערוצי TRP עם קפסאיצין, resiniferatoxin, מנטול, וicillin 8,10,5,11. השפעות פסיכולוגיות כמו אפנון חרדה הנגרמת מכאב 12 ואפקט הפלצבו 13 גם הוכחו בבדיקות אופרנטית orofacial רומזים שהוא עשוי להיות מתאים למדידה את החוויה המלאה של כאב ולא רק Nociception.

מכשיר הערכת כאב orofacial (OPAD) משתמש assay גמול / קונפליקט המאפשר למכרסמים לבחור בין קבלת תגמול או חיזוק בריחת גירוי מרתיע וכך שליטה על כמות כאב שהיא מרגישה במהלך 14,15. מכרסמים מאומנים ראשון שילחצו את פניהם לתוך thermodes הטמפרטורה מבוקרת על מנת לקבל גישה לבקבוק מזון המכיל הפרס נוזל. לאחר אימון, יכולה להיות מחוממת לטמפרטורת הגירוי או מקורר והבדלים במחדשsponding יכול להצביע על הרמה של Nociception או כאבים בעלי החיים תופסים. OPAD הוא גם מסוגל שינויים מהירים בטמפרטורה המאפשר בדיקה בסיסית וההערכה של כאב בטמפרטורות חמות וקרות בתוך פגישת בדיקות יחידה. כאן אנו מציגים פרוטוקול פשוט אשר מדגיש את יכולתו של OPAD לזהות שינויים בכאב שנגרמו על ידי חום, קור, ואגוניסט TRPV1 קפסאיצין 16. קפסאיצין משמש בהמשך כסוכן רגישות תרמית כי יש לו מספר יתרונות על assay זה כפי שהוא אינו מזיק לרקמות וכבר הוכיח בעבר כדי לגרום אלודיניה פנים וhyperalgesia במודלים של מכרסמים 8. אנחנו נדגים כיצד תוכנת OPAD יכולה להשיג במהירות, לנתח גרף, ולבצע ניתוחים סטטיסטיים על נתוני התנהגות מכרסמים.

Protocol

כאן השימוש בOPAD (Stoelting ושות, עץ דייל, אילינוי) מתואר במונחים כלליים לדוגמא ניסוי באמצעות קפסאיצין. למפעיל יש את החופש לתכנת ניסויים רבים עם אפשרויות רבות ומודלי כאב אף. לדוגמה, מנהל של משככי כאבים להפחית אמצעי nociceptive 6,3,4,5,7 ודגמים אחרים כמו כאבי התכווצות לייצר פגיעה כרונית ודלקת עלה התנהגויות nociceptive 3,9. מודלים אלה הם להתאמה בקלות לפרוטוקול הבא.

לכל הניסויים, maleSprague-Dawley חולדות (250-300 גרם, צ'ארלס ריבר, ראלי, צפון קרוליינה) היו בשימוש. אלה שוכנו בזוגות ב22 ° C טמפרטורה וחדרים מבוקרים 31% לחות עם מחזורי אור / חושך 12-HR רגילים (6:00-6:00 אור) והיה לו גישה החופשית למזון ומים, אלא אם צם. הפעלות התנהגותיות בוצעו במהלך שלב האור. מתקנים אלה היו AAALAC מוכרים וכל ההליכים אושרו בy אוניברסיטת פלורידה IACUC.

מושבי 1.Training וBaseline

  1. מכרסמים מזון מהירים בלילה שלפני כל פגישת OPAD (דוגמא 15 + / - 1 שעות לצורך הניסוי הזה).
  2. המכרסמים ראשון חייבים להיות מאומנים עד התנהגות עקבית בטמפרטורות שאינן מרתיעות (דוגמא 33-37 ° C) הוא ציין. באופן כללי, כשישה מפגשים (שלוש פעמים בשבוע במשך שבועיים) די בכך כדי להכשיר את העכברים או חולדות ללקק על 600-1,000 או 2,000 פעמים בכל הפעלה, בהתאמה.

2. הכנה וטיפול בקפסאיצין מבחן מקדימה

  1. מכרסמים נטולי שיער הם הטובים ביותר עבור כל ההליכים אופרנטית, אם זה לא אפשרי, מכרסמים חייבים להיות שיער הפנים שלהם (שיער buccal כרית vibrissae בלבד ולא / שפם כמו זו יש השפעה על הניווט של מכרסם) הוסר 1-2 ימים לפני הבדיקה מדויקת הקלטה של ​​ההתנהגות.
  2. מעשי buccal שיער מבודד טמפרטורה והופכת את החום וקור פחות nociceptive. כדי להסיר שיער, להרדים חולדות,להוסיף משחת עיניים, לגלח את שיער הלחי עם קוצץ, להחיל קרם להסרת שיער, להמתין 2-4 דקות, ולאחר מכן לשטוף עם מים. ראה Neubert et al. 3 למתודולוגיה מלאה.
  3. ביום של בדיקות, להרדים את החיה (שאיפת isoflurane 1-2.5% דוגמה) ולמקם את המשחה וטרינר opthalamic בשתי העיניים כדי למנוע מהם מהתייבשות ולשמור על כל טיפולים תרופתיים מקומיים מלקבל בעיניים.
  4. החל קרם קפסאיצין (0.1%) בילטרלי על הלחיים שנחשפו עם מקלון צמר גפן סטרילי. חכה 5 דקות. נגב את השמנת עם פדה גזה ספוגה במים חמים (בערך 40 מעלות צלזיוס). נגב את הלחיים עם ספוגית אלכוהול ולהגדיר טיימר למשך 30 דקות.
  5. לאפשר המכרסם מספיק זמן כדי להתאושש מהרדמה לפני שהחזיר אותו לכלוב. חכה עד שהוא יכול להרים את ראשו בתנוחת sternal כדי למנוע השאיפה של מצעי כלוב.

3. תכנות מערכת OPAD לפרוטוקולים וניסויים

  1. חדשנות o המפתחF OPAD המערכת לבדיקה התנהגותית היא תוכנת orofacial, מערכת מונעת כל המבוך (Stoelting ושות, עץ דייל, אילינוי), שמאפשרת למשתמש ליצור תכנית וניסויים חדשים.
  2. דוגמה כללית של איך לתכנת ניסוי פשוט, מובאת להלן, אבל הרבה יותר אפשרויות לפרוטוקולי ramping הטמפרטורה ומודלי כאב אחרים מאשר קפסאיצין זמינות.
  3. יכולים להיות מתוכננים ניסויים ונשמרו בכל נקודה. הפעל OPADs ותוכנות פתוחות. הפעל רעש לבן כדי לשלוט על רעש הסביבה. תחת "קובץ" בחר ניסוי חדש. תחת כותרת המשנה שם "פרוטוקול" הפרוטוקול ולבחור אם להיות עיוור.
  4. תחת "כלובי OPAD" "כלוב חדש OPAD" בחר ולאחר מכן "הוסף את כל כלובי OPAD המחוברים." תחת "יציאות", "בקרי טמפרטורה" בחרו "אלמנט תרמי" לאחר מכן. התאם מתחיל טמפרטורה (לדוגמה, 33-37 ° C ניטראלי).
  5. במידת צורך, להתאים טמפרטורות ramping תחת "מחזור טמפרטורת OPAD". על מנת לשנות את הטמפרטורה מניטראליתלחם להתאמות להפוך קרות כאן.
  6. עבור "1", "קבע לטמפרטורה (מעלות צלזיוס)" = 45, "רמפת משך" = 30 שניות, ו" הישאר בערך עבור "= 3 דקות. ל" 2 ", 33, 30 שניות, ו -3 דקות. עבור "3", 7, 60 שניות, ו -3 דקות. ל, 33, 60 שניות, ו -3 דקות "4". סמנו את התיבה ל" אחרי תקופה הבאה של זמן: "ובחר 3 דקות.
  7. "שדות" תחת להוסיף הערות על נושאים נוספות. לדוגמה, להפוך את השטח לבעלי החיים זיהוי על ידי בחירת "שדה חדש" ולשנות את השם ל "בעלי חיים מזוהים." לאחר מכן בחר "בעלי חיים", "טקסט", ואת "השתמש בשדה זה כחיה מזהה".
  8. תחת "שלב", באופן אוטומטי להגדיר OPAD "שלב ראשון". הגדרת משך זמן של תקופת מבחן ושם שלב במידת צורך. למפגש ramping זה, להגדיר את זה עד 18 דקות.
  9. פתק על שלבים: עבור רוב הניסויים, הפעלות התנהגות לא צריכה להימשך זמן רב יותר מאשר 10-20 דקות. אחרי זה, מכרסמים הם שבעות. לניסויים על פני מספר ימים, ניתן להוסיף שלבים נוספים לכל יום כדי לעשות ניתוח נתונים פשוט יותר. "חישובים" תחת בחרו באפשרות "חישוב חדש" בשם "L / F" לללקק / להתמודד יחס. בסעיף שכותרתו "הזן את החישוב באזור שמתחת" להתאים לומר "Lick: מספר ההפעלות / צור: מספר ההפעלות".
  10. ליצירת תקופות זמן לניתוח נתונים פשוט בחר "ניתוח" ו "תקופת זמן חדשה". שם אחד "33 מעלות צלזיוס" ובחר בתיבה עבור "תקופה זו הוא אותו בכל השלבים" ל" מתחיל בשעה: "לכתוב 0 ועבור" מסתיים ב: "לשים 3 דקות.
  11. חזור על השלב מעל לכל תקופת זמן. שם: "רמפת 33-45 מעלות צלזיוס" מתחיל ב: 3 דקות. מסתיים ב: 3.5 דקות. "45 מעלות צלזיוס", 3.5 דקות, 6.5 דקות. , 6.5 דקות "מעלות צלזיוס רמפה 45-33", 7 דקות. "33 מעלות צלזיוס", 7 דקות, 10 דקות. "רמפה 33-7 מעלות צלזיוס", 10 דקות, 11 דקות. "7 מעלות צלזיוס", 11 דקות, 14 דקות. "רמפה 7-33 מעלות צלזיוס", 14 דקות, 15 דקות. "33 מעלות צלזיוס", 15 דקות, 18 דקות.
  12. שמור ושם פרוטוקול. שים לב: פרוטוקולים שנשמרו יכולים להיות שימוש חוזרים בניסויים חדשים.

4. פועל Assay

  1. הכן את חדר teתערובת mperature שכר ומקום בבקבוקי OPAD. יחס של 2:1 של מים: חלב מרוכז ממותק עובד היטב אם כי עשוי לשמש גם פתרונות סוכרוז או סכרין.
  2. מגש מקום נוזל לתפוס, כלוב פרספקס, וריצוף מתכת גרר על המכונה OPAD. צרף חיווט לכלוב.
  3. בקבוק גמול על מקום לעמוד ולהתאים כך ניתן להגיע זרבובית ידי המכרסמים. בתחילה, ניתן להציב את הבקבוק יותר אחורה בכלוב ואז נסוג לייצר קשרי פנים טובים יותר.
  4. טען את הניסוי לתוכנת OPAD. הוסף את מספר בעלי החיים שנבדקו. תחת כותרת המשנה "הניסוי" להוסיף "כותרת" ולאחר מכן להוסיף את קבוצות הטיפול (קפסאיצין ובקרה). הוסף את מספר בעלי החיים בכל קבוצה.
  5. תחת "מבחנים" כותרת המשנה, בחר "טיפולים בבעלי חיים ונתונים". הוסף את מכתבו של הטיפול (A, B, C, וכו ') ומזהה את החיה. את התיבות צריכה עכשיו יש לי מיועד בעלי החיים מזהה על המסכים שלהם.
  6. לחץ על הלחצן בתיבת OPAD. זה יהיהלהתאים את thermodes לטמפרטורה הנכונה. כאשר האור עובר כתום, הצב את המכרסם מבפנים ולחץ שוב על הכפתור. לצורך ניסוי זה, חולדות תהיה התחילו 30 דקות אחרי קפסאיצין הקרם נמחה מעל.
  7. האור הירוק נדלק. התאם את מרחק הבקבוק הוא מהתיבה כל כך העכברוש חייב ליצור קשר עם thermodes על buccal, לא vibrissa, האזור כדי שתוכל ללקק. התאמה נכונה תגרום לתיבה אדומה מוצקה למלקקים מעל קופסה כתומה התוותה עבור אנשי קשר.
  8. מיקום נכון של בקבוק הגמול הוא חיוני עבור assay. אם הבקבוק קרוב מדי החולדה או תלקק בלי קשר או לגעת באפה את הבקבוק כך שהגמול מלקק רבים יופיע כאחד בלבד (כונה על ידי תיבה אדומה התוותה למלקק במקום תיבה מוצקה).
  9. לאחר פגישת הבדיקות היא מעל OPAD יתריע הנסיין עם טון. להחזיר את המכרסם לכלוב שלה. אם מכרסם אחר הוא להיבדק לאחר מכן תיבת אינדיקהטה בעלי החיים זיהוי שלה. חזור על שלבי 4.5-4.7 לפי צורך עד שהניסוי הסתיים.

5. ניתוח, גרפים, וניתוח סטטיסטי של נתונים עם תוכנת OPAD

  1. "תוצאות" תת הפרק לבחור אם לראות את טקסט, גרף, או בדוח ניתוח סטטיסטי.
  2. בתיבת "גרף דו"ח ההגדרות", בחר בו משתנה לבחינה. לדוגמה, בפרק "תוצאות חישוב" סמן את התיבה "L / F".
  3. ציין "בתכנית ציר x" כמו "תקופת זמן" ו "הצג סדרות ל" כמו" טיפול ". בחר באפשרות "הצג את הדו"ח". שמירה, הדפסה, העתקה, או שולח את הדו"ח ניתן לעשות זאת בשלב זה. נקודות נתונים מסוימות עשויות להיות שליליות בתיבה מתחת למדרגת הקיבוץ במידת צורך.
  4. תחת כותרת המשנה "נתונים" הוא רישום מתכווננת של נתונים הגולמיים מהניסוי בצורת גיליון אלקטרוני במידת צורך. הערה: כל הנתונים נשמרים כעת וניתן להשפיע ונותחו במועד מאוחר יותר.

6. Clean Up

  1. כבה את המחשב ולהסיר את חיווט כלוב. לשטוף ולטהר אח, קופסה, בקבוק, ומגש נוזלים. ניתן לכבס רכיבים אלה ביד או במדיח הכלים.

Representative Results

תוצאות אופייניות מומחשות להתנהגותו של מכרסם יחיד על OPAD בדמויות 1A-D. מספר מלקק הוא גבוה עבור כל קטע של המושב ב33 ° C טמפרטורה ניטראלי, אבל נמוך עבור מרתיעים אלה (45 מעלות צלזיוס ו -7 מעלות צלזיוס) כפי שמודגם באיור 1 א. כאיור 1 מדגים, התקפים ארוכים של קשר נעשים ב33 מעלות צלזיוס כאופיינית לטמפרטורות גירוי הלא nociceptive. המשך פוחת ומספר להגדיל את אנשי קשר בתקופות שבו הטמפרטורות הן כואבות. תרשים 1C הוא דיאגרמה של פרוטוקול ramping OPAD היה מתוכנת לשימוש לכל מפגשי הבדיקה. 1D איור מציג את הסכום הכולל של שכר לבלוע לאורך זמן בגרם . בדומה למספר מלקק, בעלי החיים מעדיפים את הטמפרטורות ניטראליים לאורך כואבים אלה. ללקק / יחס פנים (L / F) לפגישת תחילת המחקר היה מחושב על ידי OPAD ובא לידי ביטוי ב איור 1E. יחס זה הוא גבוה הרבה יותר במהלך השלושה 33 שאינם כואב ° C (20-46 מפגשים מלקק לכל איש קשר פנים) מאשר במפגשים הכואבים של 45 מעלות צלזיוס (3 מלקק לכל איש קשר פנים) ו -7 ° C (1 ללקק לכל איש קשר פנים ). A חוזרים ונשנים צעדים אנובה בכיוון אחד היו משמעותיים (F (4,52) = 6.2182, P <0.001) להשפעת הטמפרטורה על יחס L / F. המבחן של Bonferroni היה משמעותי כאשר משווים 33 מעלות צלזיוס לעומת 7 מעלות צלזיוס (p <0.05), 45 מעלות צלזיוס לעומת 33 ° C (2) (p <0.01), ו -33 מעלות צלזיוס (2) לעומת 7 מעלות צלזיוס ( p <0.01). N = 16 עבור כל הטמפרטורות. באיור 1F את המכרסמים שטופלו קפסאיצין (N = 8) לא היו שונים משמעותי מחולדות נאיביות (N = 8) בכל 33 ° C טמפרטורות ניטראלי. מכרסמים שטופלו קפסאיצין עשו לי יחס L / F נמוך יותר באופן משמעותי ב 45 ° C (מבחן t, t (13) = 2.9350, p = 0.012). קבוצת קפסאיצין היה גבוה יותר L / F יחסים בשעה 7 מעלות צלזיוס, אך זו לא הייתה משמעותית.

N-page = "תמיד"> איור 1
איור 1. קשר מדידת Nociception עם OPAD. התנהגותו של מכרסם יחיד על OPAD בגרף למספר) של ליקוקים, ב '),) טמפרטורת C של thermode במהלך הפגישה, ו-D) צריכת גמול בגרמים. ה) ללקק / להתמודד היחס הוא גבוה במהלך שלוש 33 שאינם כואבים ° C ההפעלות ונמוכים באופן משמעותי במפגשים הכואבים של 45 מעלות צלזיוס ו7 ° C (מדידות חוזרים בכיוון אחד ANOVA, F (4,52) = 6.2182, P <0.001, המבחן של Bonferroni 33 מעלות צלזיוס לעומת 7 מעלות צלזיוס (p <0.05, #), 45 מעלות צלזיוס לעומת ° C ° C 33 (2) (p <0.01, **), ו -33 (2) לעומת 7 מעלות צלזיוס (P <0.01, # #). F) היו לי מכרסמים שטופלו קפסאיצין יחס L / F נמוך יותר באופן משמעותי ב 45 ° C (מבחן t, t (13) = 2.9350, p = 0.012, *) אבל באף אחד מהטמפרטורות ניטראליים. N = 16 עבור 1E וN = 8 לקפסאיצין ו-N = 8 לנאיביים ל1F. לחצו כאן לצפייה בדמות גדולה.

Discussion

מערכת OPAD היא קל לשימוש assay, תפוקה גבוהה מסוגל לזהות שינויים בתפיסת כאב במכרסמים. טבע התפוקה הגבוהה של מערכת זו משמעות הדבר היא כי ניתן לבדוק בעלי חיים רבים ביום אחד על ידי אדם אחד. זאת בשל מערכת תוכנת OPAD כפי שהוא מאפשר עד 16 תיבות שרצות במקביל על מחשב בודד. משמעות דבר היא כי לאחר זמן ההתקנה הראשוני, כ 48 ריצות אופרנטית (ב 18 דקות לריצה) יכולות להתבצע בשעה, אפילו יותר אם זמן ההפעלה מוגדר פחות זמן לכל שלב. זה מאפשר לבדיקת כאב במאות בעלי חיים ביום. סכום זה של בדיקה לא יהיה מעשי עם מבחני לשיכוך כאבים מסורתיים ביותר.

עולה בקנה אחד עם העבודה הקודמת שלנו, התנהגות מכרסם משתנה תחת מצבים כואבים. בתקופות שאינן מזיקות בדרך כלל יש לי מכרסמים התקפים ארוכים של שתייה שבו הם שומרים על קשר עם את thermodes. במהלך מרתיעה 45 ° C או 7 ° C תנאים,יש מכרסמים התקפים קצרים בהרבה כמו שהם לא יכולים לשמור על קשר לתקופות ארוכות של זמן. לכן ללקק / יחס פנים (מספר מלקק מחולק במספר אנשי קשר פנים בתוך מושב) משנה עם כאב. קפסאיצין הגדיל את הרגישות לחום כאב כפי שמודגם על ידי יחס נמוך יותר L / F במכרסמים שטופלו לעומת מטופל ב45 ° C טמפרטורה. משככי כאבים יכולים לחזור יחס ללקק / להתמודד עם זה לרמות דומות לתנאים שאינם כואבים 3. למרות תנאי כאב שמיוצרים בקלות על עור (כמו היישום של קפסאיצין קרם) הם השיטות הפשוטות של איתור כאב על assay זה, מודלים של בעלי החיים של כאב עמוק יותר רלוונטי מבחינה קלינית עצבי כמו רקמת עצב משולש יכולים גם לשנות את ההתנהגות במבחני 9 אופרנטית orofacial . יחדיו נתונים אלה תומכים בראיות לכך שOPAD הוא רגיש לשינויים בחום וכאבים קרים, סף כאב, וחומרים כימיים רעילים כמו קפסאיצין בנוסף לאופרנטיתהיכולת של assay כאב orofacial כדי לזהות מצבים רבים אחרים של כאב ושיכוך כאבים 6,3,8,17,10,5,12,18,11,9.

המערכת של OPAD של כאב מדידה היא שיטה יותר רלוונטית מבחינה קלינית, משמעות, ואנושית של גילוי כאב מאשר אמצעים מבוססי רפלקס. אמצעים מסורתיים כמו אלה של Nociception נסיגת הכפה עם פון חוטי פריי 19 ו assay זנב הקפיצי 20 היו בשימוש במשך יותר ממאה שנים, אבל הם מודדים את התגובה לגירוי שנגרם ניסוי בלבד. יש בעלי החיים קטן ושליטה "Nociception" הוא מקומי בעיקר בחוט השדרה. עבור בני אדם, החוויה סובייקטיבית כאב היא גם חשובה כמו אנשים פשוט מתבקשים לדווח על הרמות סובייקטיבית של כאב. היכולת של בעלי חיים לעצמיים לדווח על כאבם בהליכים מבוסס אופרנטית תהיה פריצת דרך למחקר בסיסי כאב 1. עם OPAD, מקבלים בעלי חיים האפשרות לבחור אם להגיב בAPגירוי ainful או לא. אם זה כואב מדי, בעלי חיים פשוט להפחית את ניסיונותיהם להשיג את הפרס ובכך להגביל את החשיפה שלהם לכאב. זה assay הרבה יותר אנושי ופחות מלחיץ בהשוואה למדדים המבוססים על רפלקס רבים בבעלי חיים אשר לעתים קרובות יש התנועה שלהם מוגבלות ואין לי שליטה על כמות הגירויים מכאיבים שאליו הם חשופים. הצורך לברוח מכאב הוא כונן טבוע בכל בעלי החיים וOPAD משלב התנהגות במקום פיצוי זה לזה כמו מבחני nociceptive אחרים. התנועה ממדדים של כאב מבוסס רפלקס למשימות אופרנטית הופכת נפוצה יותר בתחום. קבוצות אחרות לא בשימוש באמצעים שאינם מבוסס על הרפלקס כמו משך ארוחה בוחן 21,22,23 ופרדיגמות תרמי חום כאב מילוט 24 (לסקירה של צעדי כאב אחרים אנו ממליצים ההתייחסות הראשונה שלנו 1). OPAD הוא הצליח לשלב אלמנטים של אלה למידה אחידה, היחס ליק / פנים, WHIch בוחן את צריכת מזון ואת הצורך לברוח מגירויים מכאיבים. יתרון נוסף הוא כי assay זה הוא מסוגל למדוד כאב על פני תקופות זמן ארוכות (1-2 חודשים) מבלי לאבד רגישות 7,9. בשל יתרונותיו על פני בדיקה מבוססת רפלקס, assay פחות מלחיץ ויותר אנושי זה מותאם היטב למדידת שינויים ארוכי טווח בהתנהגות nociceptive במכרסמים.

כאב אופרנטית מודד לעתים קרובות לתת תוצאות שונות בהשוואה לאמצעים מבוססי רפלקס במונחים של השפעות מינון אופיואידים וסף כאב. בעוד מינונים גבוהים של אופיואידים משמשים בדרך כלל לאמצעים מבוססי רפלקס 25 מספר מחקרים מצביעים על כך שמינונים נמוכים יותר יש צורך בתגובות על מבחני אופרנטית 26,27,28. מינונים גבוהים תרופה יכולים גם להפריע לצעדים אופרנטית אבל אלה הם זיהוי עם 6 OPAD. גם מחקרים אחרים הראו שערכי הסף לבריחה מגירוי מכאיב הם שונים עבור versu אופרנטיתצעדי s מבוססי רפלקס 29,2,30 מצביעים הבדל גדול בין תפיסת an חיות של כאב לעומת המהירות של רפלקסים בעמוד השדרה שלהם. יתרון של OPAD הוא שהמכרסם יכול לבחור אם לבצע את המשימה, זה מאפשר המכרסם להביע את הבריחה או התנהגות הימנעות. התנהגות מורכבת זה דורשת החלטת קליפת המוח עושה כדי לשלוט בכמות של Nociception המכרסם מרגיש 14,29,15,30. בעוד התנהגויות בריחה והימנעות יכולות להפריע למדדים המבוססים על רפלקס התנהגויות הכאבים האלה הן מרכיב בלתי נפרד של OPAD. את ההבדלים בסף כאב ואת המינונים הנמוכים יותר של אופיואידים דרושים למבחנים אופרנטית מציעים רגישות גבוהה יותר לכאב ולשיכוך כאבים מאמצעים מבוססי רפלקס מסורתיים.

למרות OPAD יכול למדוד את הכאב באופן ישיר יותר ממבחנים מסורתיים, כמה תנאי ניסוי ותרופות עלולים להיות השפעה לרעה על assay זה וחייב להיות מבוקר ל. שינויS במוטיבצית תיאבון יכול לשנות את התנהגות על assay זה. זה יכול לבוא לידי ביטוי על ידי הבדל בשכר עצמו או על ידי 31 המוטיבציה לפרס 6. יש להקפיד על מנת להבטיח כי המוטיבציה של החיה לפרס היא קבועה כמו תרופות רבות עלולות להפריע למוטיבציה. לדוגמה, מינונים גבוהים של מורפיום ואופיאטים אחרים יכולים לגרום לhyperphagia חומרים מתוקים, שומן 32 אשר משנים להגיב על assay 6 אופרנטית orofacial. אמנם זה מצביע על כך שיש פרדיגמה הפרס סכסוך מבוססת אופרנטית זה השלכות רחבות יותר לשימוש, כולל השדות של חרדה והתמכרות (כלומר שינוי ההיבטים המתגמלים בנוכחותו של גירוי כואב נתון) זה חשוב כדי לשלוט לשינויי תיאבון במהלך כאב בדיקת הפעלות. שינויים אלה במוטיבציה אינם מופיעים במינונים נמוכים הרלוונטיים קליני האלה, אבל את השפעות הכאבים יישארו ללא שינוי 3. דרך אחת להמשך רול ללבלבל אפשרי זו הוא להבטיח את המינון של התרופה נתון אינה מגבירה התנהגות בטמפרטורה ניטראלית (33-37 ° C). בדיקה של תרופה לעומת קבוצה שאינה תרופה בטמפרטורה ניטראלית צריכה להיות צעד ראשון לפני הוספת רכיב כאב. כמו כן, בהתחשב בעובדה שמספר מפגשים בסיסיים הם אפשרי במסגרת פגישת מבחן באמצעות OPAD ניתן להבחין בבעיות אלה וניתן לשלוט על התנהגותי בפגישה אחת. כלוח זמני הצום יכול לשנות את המוטיבציה על assay זה חשוב לשמור את זה בקנה אחד. אנחנו בדרך כלל עושים את צום לילה, אבל לוחות זמנים אחרים אפשריים. לדוגמה, יש לנו ניסויים במהירות קצרה יומית של 6 שעות לפני (תוצאות לא פורסמו). זה מאפשר לבדיקה יומית במקום כל יום אחר. כמו כן, חולדות unfasted גם הגיבו גם על assay 9. לא משנה מה טכניקות צום משמשים זה חשוב בעיקר כדי לשמור אותו עקבי בכל הבדיקות כדי לשלוט בגורמים למוטיבציה.

> "Jove_content" לסיכום, OPAD הוא קל לשימוש assay אופרנטית אשר מודד כאב ברמה הרבה יותר דומה למצבו של האדם יותר ממבחנים לשיכוך כאבים מסורתיים. התכונה המרכזית של מערכת זו היא שילוב של הפרמטרים הניסיוניים והפרוטוקולים, רכישת נתונים, והניתוח / מדדי תוצאה באמצעות מערכת תוכנה לשליטה. זה יספק שפע של אפשרויות ופרמטרים למשתמש מבוקרים כדי לאסוף ולנתח מדדי תוצאה רבים באופנת תפוקה גבוהה. זאת בניגוד למערכות לבדיקת כאב הנפוץ (קפיצי זנב למשל, חוטי פריי פון) שהם לא תוכנה מונחה ולא תפוקה גבוהה. מערכת תוכנה מונחה מספקת התקדמות משמעותית לכמה מחקרים התנהגותיים נועדו וכיצד הנתונים שנאספו ונותחו וגידול בשימוש של assay זה יאפשר מחקר בסיסי כאב להיות יותר לתרגום קליני בעתיד. מערכת זו צפויה להיות השפעה משמעותית על אדוהncing מחקר עתידי הקשורים לכאב, כי מחקרים התנהגותיים אופרנטית אלה יכולים לספק קישור ההכרחי להבנת ההשפעה של מבנים מסדר גבוהים יותר על התנהגות כאב כללית.

Disclosures

ריצ'רד מילס וכריס לויד הם עובדי Stoelting ושות

הייצור והגישה חופשי למאמר זה הוא בחסות Stoelting ושות

Acknowledgments

המכון הלאומי לשימוש בסמים, מענק NIH 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).
שימוש במכשיר ההערכה אופרנטית orofacial כאב (OPAD) כדי למדוד שינויים בהתנהגות nociceptive
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

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).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