통각 행동의 변화를 측정하는 조작 적 구강 안면 통증 평가 장치 (OPAD)의 사용
Summary
우리는 깨어있는 의식 설치류의 통증 행동의 평가를위한 사용자 친화적 인, 높은 처리량 조작 적 시스템을 제시한다. 구강 안면 통증 평가 장치 (OPAD)는 이렇게 테스트를 더 인간적 방법을 제공하는 보상 / 충돌 패러다임을 통해 통증을 평가할 수 있습니다. 이 프로토콜은 설치류에서 더 많은 임상 적 및 번역 데이터를 얻을 것입니다.
Abstract
우리는 깨어있는 의식 설치류에있는 고통의 검출을위한 조작 적 시스템을 제시한다. 구강 안면 통증 평가 장치 (OPAD)은 통각의 반사 기반의 측정에 의존하지 않음으로써 더 많은 임상 적 방법으로 통증 행동을 평가한다. 음식 털이 (또는 면도) 설치류는 11 ° C와 60 ° C. 사이의 온도로 프로그래밍 할 수있는 두 펠티어 기반 thermodes가 플렉시 유리 챔버에 배치됩니다, 금식 설치류는 보상 병에 액세스하려면 다음과 접촉하는 훈련입니다. 세션 동안, 행동 고통 결과의 번호가 자동으로 기록되고 저장됩니다. 이러한 조치는 보상 병 정품 인증 번호 (릭)와 얼굴 접촉 자극 (얼굴 연락처), 그러나 / 핥기 얼굴 비율 (세션 / 접촉의 총 수 당 릭의 총 개수)도 만들 수 있습니다 같은 사용자 정의 조치를 이용하실 수 있습니다. 자극의 온도는 단일 온도 세션 내의 여러 온도로 설정할 수 있습니다. OPAD인 높은 처리량, 그것은 대신 척수 반사 기반의 통각 분석에 의존 대뇌 피질의 입력을 포함으로 미래에 통증 연구의 더 나은 번역으로 이어질 것입니다 조작 적 분석을 사용하기 쉬운.
Introduction
만성, 통제 통증은 진통제 치료는 종종 머리맡에 벤치에서 번역되지 주요 공중 보건 문제와 소설 남아있다. 성공의 부족은 반드시하거나 완전히, 특히 신뢰성, 높은 처리량, 시판의 부족 인간의 고통 조건 1,2 모델 및 않는 고통의 반사를 기반으로 측정 비효율적 인 행동 분석의 사용에 부분적으로 인해 쥐와 생쥐 모두 생체 통증 평가 분석한다. 우리는 우리의 조작 적 기반 통각 분석의 버전을 사용하기 쉽고, 여기에 높은 처리량을 제시한다. 이 새로운 시스템은 열, 추위, 그리고 3,4,5 기계 등 다양한 통증 양상을 감지하는 민감한 것으로 입증되었습니다 우리가 이전에 조작 적 구강 안면 통증 분석을 기반으로합니다. 이러한 조치에서 다양한 분야가 진통제 6,3,4,5,7, 염증 등 통증 상태, 통각 과민, 이질통 및 포함, 연구되어왔다 <s캡사이신, resiniferatoxin, 멘톨, 그리고 icillin 8,10,5,11와 TRP 채널을 통해> 3,8 위로, 삼차 신경통 9, 말초 통각 변조. 고통 (12)와 위약 효과 13의 불안에 의한 변조와 같은 심리적 효과는 또한 고통의 전체 경험을 측정하기위한 적절하고 단순히 통각 수 있습니다 제안 구강 안면 조작 적 검사로 증명되었다.
구강 안면 통증 평가 장치 (OPAD)는 짐승이 세션 14,15 동안 기분이 강화 보상을 받거나, 따라서 고통의 양을 조절 혐오 자극을 탈출 사이에 선택할 수있는 보상 / 충돌 분석을 사용합니다. 설치류는 먼저 액체 보상을 포함하는 음식 병에 대한 액세스 권한을 얻기 위해 온도 조절 thermodes에 자신의 얼굴을 눌러 훈련된다. 훈련 후, 자극 온도는 가열 또는 냉각 재에 차이가 있습니다상응하는 동물을 인식 통각이나 진통제의 수준을 표시 할 수 있습니다. OPAD는 기준 시험 및 단일 테스트 세션에서 따뜻한 온도에서 통증의 평가를 허용 급격한 온도 변화 할 수 있습니다. 여기에서 우리는 차가운 열에 의한 통증의 변화를 감지 할 수 OPAD의 능력을 강조하는 간단한 프로토콜 및 TRPV1 길항제 캡사이신 16을 제시한다. 그것이 아닌 조직 손상이기 때문에이 분석에 여러 가지 장점을 가지고 있으며, 설치류 모델 8 얼굴 이질통과 통각 과민을 유발하기 이전에 증명 되었기 때문에 캅사이신은 열 민감 제로서 아래에 사용됩니다. 우리는, 분석 OPAD 소프트웨어를 신속하게 얻을 수있는 방법 그래프를 보여줍니다, 그리고 설치류 행동 데이터에 대한 통계 분석을 수행합니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
OPAD 시스템은 설치류의 통증 인식의 변화를 감지 할 수있는 사용하기 쉬운, 높은 처리량 분석이다. 이 시스템의 높은 처리량 자연은 수많은 동물 한 사람이 하루에 테스트 할 수 있다는 것을 의미합니다. 그것은 하나의 컴퓨터에서 동시에 실행할 수 16 상자까지 허용하는이 OPAD 소프트웨어 시스템 때문입니다. 이 세션 시간 단계마다 짧은 시간으로 설정되어있는 경우 초기 설정 시간 후에 약 48 조작 적 실행합니다 (실행 당 18 분에서) 시간도 더 수행 할 수 있다는 것을 의미합니다. 이 동물의 수백 하루에 고통을 테스트 할 수 있습니다. 시험이 금액은 대부분 기존의 통증 분석과 실용적되지 않습니다.
우리의 이전 작품과 일치 설치류 행동은 고통스러운 조건에서 변경됩니다. 비 유해 기간 동안 설치류는 일반적으로 그들이 thermodes와의 접촉을 유지하는 마시는 오랜 관찰을해야합니다. 혐오 45시 ° C 또는 10 ° C 조건설치류들은 오랜 기간 동안 접촉을 유지할 수없는만큼 짧은 관찰을해야합니다. 따라서 핥기 / 얼굴 비율 (세션 내 얼굴 접점의 개수로 나눈 핥는 수) 통증으로 변경합니다. 캡사이신은 45에서 처리 대 치료 설치류 낮은 L / F 비율 ° C의 온도에 의해 입증으로 고통을 가열하는 감도를 증가했다. 진통제가 아닌 고통스러운 조건 3과 비슷한 수준이 얼굴 / 핥기 비율을 반환 할 수 있습니다. 쉽게 피부 (캡사이신 크림의 신청 등)에서 생산되는 통증 조건이 분석에 통증을 감지하는 가장 간단한 방법이지만, 삼차 신경통처럼 임상 적으로 관련성이 깊은 신경 조직 통증의 동물 모델은 조작 적 구강 안면 분석 9 동작을 변경할 수 있습니다 . 종합적으로 이러한 데이터는 OPAD 열에서 변경 및 조작 적뿐만 아니라 감기 통증, 통증 임계 값 및 캡사이신과 같은 유해한 화학 약품에 민감한 증거를 지원하는통증과 진통제 6,3,8,17,10,5,12,18,11,9의 수많은 다른 조건을 감지하는 구강 안면 통증 분석의 능력.
측정 고통의 OPAD의 시스템은 반사 기반의 방법보다 통증을 감지 더 많은 임상 적으로 관련성이 의미 및 인도 방법입니다. 폰 프라이 필라멘트 19 꼬리 영화 분석 20와 발 철수와 같은 통각 이러한 전통적인 방법은 한 세기 이상 사용하지만, 그들은 단지 실험 – 쏜 자극에 대한 반응을 측정하고 있습니다. 동물 약간의 컨트롤을 가지고 있으며, "통각"은 주로 척수로 지역화되어 있습니다. 인간의 경우, 주관적 통증의 경험은 사람들이 단순히 고통을 자신의 주관적인 수준을보고하도록 요청 될 때 중요합니다. 조작 적 기반 절차의 자기보고 그들의 고통을 동물에 대한 능력은 기본 통증 연구 1 돌파구 될 것입니다. OPAD로, 동물은 AP 동안 반응 여부의 선택이 주어집니다ainful 자극이나하지. 너무 고통스러운 경우, 동물은 단순히 보상을 도달하는 그들의 시도를 줄이고, 따라서 고통에 대한 그들의 노출을 제한합니다. 동물들은 그들의 움직임을 제한해야하고 그들이 노출하는 고통스러운 자극의 크기를 제어 할 수없는 많은 반사 기반 방법에 비해이 훨씬 더 인간적이고 덜 스트레스 분석이다. 고통에서 탈출 할 필요가 모든 동물에 고유의 드라이브이고 다른 통각 분석을 좋아위한 OPAD 대신 보상이 동작을 포함합니다. 조작 적 작업에 떨어져 고통의 반사 기반의 측정에서 운동 분야에서 더 많이되고 있습니다. 다른 그룹은 검사 식사 시간 21,22,23 및 열 열 통증 탈출 패러다임 24 (다른 통증 대책의 검토를 위해 우리는 우리의 첫번째 기준을 제시 같은 비 반사 기반의 조치를 사용했습니다 1). OPAD는 통합 측정, 얼굴 / 릭 비율, WH에 이러한 요소를 결합 할 수 있습니다무형 문화 유산은 음식 섭취와 고통스러운 자극에서 탈출 할 필요성을 검사합니다. 또 다른 이점은이 분석 감도 7,9을 잃지 않고 오랜 기간 (1-2 개월)에 통증을 측정 할 것입니다. 반사 기반의 테스트를 통해 그 장점으로 인해,이 스트레스를 덜하고 더 자비 롭 분석은 잘 설치류 통각 행동에 장기적인 변화를 측정하도록 구성되어 있습니다.
조작 적 통증은 아편 복용 효과와 통증 임계 값의 측면에서 반사 기반 방법에 비해 종종 다른 결과를 측정합니다. 아편의 과다 복용은 일반적으로 반사 기반의 측정을 위해 사용하는 동안 25 몇 가지 연구는 낮은 복용량은 조작 적 분석 26,27,28에 대한 응답에 필요한 것을 나타냅니다. 높은 약물 복용은 조작 적 측정을 방해 할 수 있지만, 이들은 OPAD 6 감지합니다. 다른 연구는 또한 고통스러운 자극으로부터 탈출을위한 임계 값을 조작 적 versu에 대해 서로 다른 것을 보여 주었다자신의 척추 반사의 속도 대 고통의 동물의 지각 사이 큰 차이를 시사의 반사 기반의 측정 29,2,30. OPAD의 장점은 짐승 작업을 수행 할 것인지 여부를 선택할 수 있다는 것입니다,이 짐승 탈출하거나 회피 동작을 표현할 수 있습니다. 이 복잡한 동작은 짐승 14,29,15,30을 느끼는 통각의 양을 제어하는 대뇌 피질의 결정을 필요로한다. 탈출 및 회피 행동이 반사 기반의 측정을 방해 할 수 있지만 이러한 통증 행동 OPAD의 중요한 구성 요소입니다. 통증 임계 값 및 조작 적 분석에 필요한 아편의 낮은 복용량의 차이는 기존의 반사 기반의 측정보다 통증과 진통제에 대한 높은 감도를 제안한다.
OPAD 전통적인 분석, 여러 가지 실험 조건 및 약물보다 더 직접적으로 고통을 측정 할 수 있지만,이 분석에 부정적인 영향을 미칠 수에 대해 제어 할 수 있어야합니다. 변경appetitive 동기 부여의이 분석에 동작을 변경할 수 있습니다. 이 보상 자체가 31 차이 또는 보상 6 동기 부여에 반영 될 수 있습니다. 치료는 많은 약물 동기 부여를 방해 할 수있는 보상 동물의 동기가 일정하도록주의해야합니다. 예를 들어, 모르핀과 다른 아편의 과다 복용은 조작 적 구강 안면 분석 6 응답 변경합니다 단, 지방 물질 32에 대한 과식증을 일으킬 수 있습니다. 본 조작 적 기반 보상 분쟁의 패러다임 불안의 필드와 중독 등의 사용에 대한 폭 넓은 의미를 가지고하는 것이 좋습니다 않지만 (즉, 주어진 고통스러운 자극의 존재 보람 변경) 그것은 고통 중에 appetitive 변경에 대한 제어하는 것이 중요합니다 테스트 세션. 동기 부여의 이러한 변경이 임상 적으로 관련성이 낮은 복용량에 나타나지 않지만 진통 효과는 3 그대로 유지됩니다. 연속하는 한 가지 방법이것이 가능 혼란에 대한 ROL는 중립 (33-37 ° C) 온도에서 동작을 증가하지 않는 주어진 약의 복용량을 보장하는 것입니다. 중립 온도에서 비 약물 그룹에 비해 약물을 테스트 통증 구성 요소를 추가하기 전에 첫 번째 단계되어야합니다. 또한, 몇 가지 기본 세션이 이러한 문제를 감지 할 수 있으며, 하나의 행동 세션 내의 대해 제어 할 수 있습니다 OPAD를 사용하여 테스트 세션 내에서 할 수 있다는 것을 주어진. 금식 일정이 분석에 의욕을 변경할 수로이 일관성을 유지하는 것이 중요합니다. 우리는 일반적으로 금식을하지만, 다른 일정이 가능합니다. 예를 들어, 우리는 6 시간의 매일 짧은 빠른 전 (미발표 결과) 실험을했다. 이 대신에 매일 매일 테스트 할 수 있습니다. 또한, unfasted 쥐도 분석 9에서 잘 대응하고 있습니다. 사용되는 모든 금식 기술은 동기 부여 요인을 제어하는 테스트 내내 일관성을 유지하기 위해 주로 중요합니다.
<p class="결론적으로" "jove_content">, OPAD 전통적인 통증 분석보다는 인간의 조건에 대한 더 많은 유사한 수준에 통증을 측정 조작 적 분석을 사용하기 쉽습니다. 이 시스템의 주요 기능은 소프트웨어 제어 시스템을 사용하여 실험 매개 변수와 프로토콜, 데이터 수집 및 분석 / 결과 측정의 통합이다. 이것은 높은 처리량 방식으로 다양한 결과 측정을 수집하고 분석하는 사용자가 제어하는 옵션과 매개 변수의 풍부한을 제공합니다. 이 소프트웨어를 구동하거나 높은 처리량도 있습니다 일반적으로 사용되는 통증 테스트 시스템 (예를 들어 꼬리 영화, 폰 프라이 필라멘트) 대조. 소프트웨어 기반의 시스템은 행동 연구 설계 및 데이터를 수집 및 분석하고이 분석의 사용 증가는 기본 통증 연구는 앞으로 더 많은 임상 적으로 번역 될 수 있도록하는 방법.하는 방법에 대한 상당한 발전을 제공합니다 이 시스템은 ADVA에 상당한 영향을 미칠 것으로 예상된다이러한 조작 적 행동 연구는 전반적인 통증 행동에 고차 구조의 영향을 이해하는 데 필요한 링크를 제공 할 수 있기 때문에 통증에 관한 앞으로의 연구를 ncing.Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
약물 남용에 대한 국립 연구소, NIH 교부금 5R44DA026220-03
Materials
| 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 |
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