마우스의 통증 행동을 측정하기위한 기계적 충돌 회피 분석
Summary
기계적 충돌-회피 분석은 다양한 마우스 통증 모델에서 정서적-동기 부여 반응을 더 잘 이해하기 위해 사용될 수 있는 마우스에서 통증 감수성의 비반사적 판독으로서 사용된다.
Abstract
통증은 감각 (nociceptive) 및 정서적 (불쾌한) 차원으로 구성됩니다. 전임상 모델에서 통증은 전통적으로 통증의 nociceptive 성분에 대한 추론을 허용하지만 통증의 정서적 또는 동기 부여 성분에 대한 정보는 거의 제공하지 않는 반사 검사를 사용하여 평가되었습니다. 따라서 이러한 통증 성분을 포착하는 테스트를 개발하는 것은 번역적으로 중요합니다. 따라서 연구자들은 그 수준에서 통증 인식을 연구하기 위해 비 반사 행동 분석을 사용해야합니다. 기계적 충돌 회피 (MCA)는 3 챔버 패러다임에서 유해한 기계적 자극에 대한 동기 부여 반응을 연구하기 위해 확립 된 자발적 비 반사 행동 분석입니다. 경쟁하는 유해한 자극에 직면했을 때 마우스의 위치 선호도의 변화는 발의 촉각 자극과 비교하여 밝은 빛의 인식 된 불쾌감을 추론하는 데 사용됩니다. 이 프로토콜은 통증 연구자가 다양한 마우스 통증 모델에서 정서적 동기 부여 반응을 이해하는 데 사용할 수있는 MCA 분석의 수정 된 버전을 간략하게 설명합니다. 여기에 구체적으로 설명되지는 않았지만, 우리의 예시적인 MCA 데이터는 MCA 절차를 설명하기 위해 발바닥 내 완전한 프로인트의 보조제 (CFA), 절약 신경 손상 (SNI) 및 골절 / 주조 모델을 통증 모델로 사용합니다.
Introduction
통증은 감각 및 정서적 구성 요소에 대한 복잡한 경험입니다. 통증 인식의 역치의 감소와 열 및 / 또는 기계적 자극에 대한 과민증은이 경험의 주요 특징이며, 자극으로 유발 된 통증 행동 테스트는 (Hargreaves의 열 감도 테스트 및 기계적 감도의 폰 프레이 테스트와 같은) 1,2. 이러한 테스트는 강력하고 재현 가능한 결과를 제공하지만, 인식 된 유해한 자극으로부터의 반사적 인 철수에 대한 의존으로 인해 제한됩니다. 이것은 이러한 검사에만 대한 통증 연구의 지속적인 의존에 의문을 제기했습니다. 이를 위해 통증 연구자들은 수년 동안 통증의 정서적 및 / 또는 동기 부여 구성 요소를 더 많이 포착하기 위해 설치류 통증 모델에 사용하기위한 대안 / 보완 행동 테스트를 모색 해 왔습니다. 이러한 유발되지 않은, 자발적인, 또는 비-반사적 조치들(예를 들어, 휠 러닝, 굴을 파는 활동, 컨디셔닝된 장소 선호 3,4,5)은 전임상 통증 연구의 번역성을 향상시키기 위한 시도로 구현되고 있다.
기계적 충돌 회피 (MCA) 분석은 원래 2016 년Harte et al. 6에 의해 기술되었고, 래트7,8에서 주로 사용되며, 이전 접근법의 변형을 나타낸다 – 장소 탈출 회피 패러다임. 이 접근법에서, 뒷발의 유해한 자극은 그러한 자극(9,10)을 탈출/회피하기 위해 동물의 의도적인 행동을 유도하기 위해 달리 바람직한 (어두운) 챔버에서 수행된다. 관찰자에 의한 뒷발의 수동 유해한 자극에 의존하는 대신, MCA 분석은 마우스가 혐오스러운 환경에서 벗어나 어두운 챔버에 도달하기 위해 잠재적으로 유해한 자극을 협상하도록 강요합니다. 분석에 그 이름을 부여하는 갈등 / 회피는이 두 가지 경쟁 동기에서 비롯됩니다 : 밝게 빛나는 영역을 탈출하고 발의 유해한 자극을 피하십시오. MCA 분석은 또한 통증 완화와 환경 단서의 결합이 통증 완화 / 보람있는 컨텍스트11에 대한 선호도를 반영하는 행동의 변화를 유도하는 조건화 된 장소 선호도 테스트와 기능을 공유합니다.
근본적으로 말해서,이 모든 분석은 비슷한 접근법을 공유합니다 : 정서적 / 동기 부여 상태의 지표로 한 혐오스러운 환경에 대한 동물의 선호도의 변화를 사용합니다. MCA 분석은 밝게 빛나는 챔버와 조절 가능한 높이 프로브가있는 어두운 중간 챔버와 혐오스러운 자극이없는 어두운 세 번째 챔버로 구성된 3 챔버 패러다임입니다. 부상을 입지 않은 마우스는 일반적으로 밝은 빛에 대한 설치류의 선천적 혐오감을 감안할 때 어두운 방으로 탈출하도록 동기 부여됩니다12. 이 예에서, 밝게 빛나는 환경에서 벗어나려는 자연스러운 동기는 어두운 환경에서만 독점적으로 발생하는 뒷발 자극 (조정 가능한 높이 프로브)을 만나는 경향을 극복합니다. 대조적으로, 통증을 경험하는 마우스는 (예를 들어, 염증 또는 신경병증으로 인해) 밝은 환경에서 더 많은 시간을 보내도록 선택할 수 있는데, 이는 진행중인 촉각 과민증의 설정에서 기계적 프로브의 불쾌한 촉각 경험을 피하려는 동기가 있기 때문이다.
이 문서에서는 MCA 분석의 수정된 버전에 대해 설명합니다. 우리는 마우스에서 사용하기 위해 원래의 방법 (래트6에서 수행됨)을 적응시켰다. 또한 데이터 수집을 간소화하기 위해 테스트된 프로브 높이의 수를 여섯 개에서 세 개(바닥 높이보다 0, 2, 5mm)로 줄였습니다. 이 접근법은 여러 통증 모델에 걸쳐 테스트되었으며 알려진 진통제로 검증되어 통증 과민증 및 / 또는 관련 정서적 및 동기 부여 변화가 이러한 행동 변화를 주도하고 있음을 나타냅니다. 이 접근법은 다른 비 반사 적 조치와 비교할 때 상대적으로 빠르고 적응력이 뛰어나며, 습관화 및 훈련 1,2의 며칠이 걸릴 수 있습니다. 통증의 다른 척도와 함께 MCA는 통증의 정서적 및 동기 부여 적 측면에 대한 귀중한 통찰력을 창출 할 수 있습니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
모든 행동 테스트와 마찬가지로, 적절한 취급, 무작위 화 및 동물 치료에 대한 맹목은 전체적으로 필수적입니다. 복잡한 행동과 의사 결정에 대한 다요인적 투입을 감안할 때, 동물은 고통을 최소화하면서 가능한 한 일관되게 다루고, 습관화하고, 테스트해야합니다. 또한 챔버 1에서 마우스 배치 타이밍을 재현하고, LED 조명을 켜고, 장벽을 제거하는 데주의를 기울여야합니다.이 차이는 후속 동작?…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
GM은 NDSEG 대학원 펠로우십의 지원을 받습니다. VLT는 NIH NIGMS 보조금 #GM137906와 Rita Allen Foundation의 지원을 받습니다. AJS는 국방부 보조금 W81XWH-20-1-0277, W81XWH-21-1-0197 및 Rita Allen Foundation의 지원을 받습니다. 우리는 챔버 2 층 및 프로브 플레이트에 대한 3D 프린터 파일을 설계하고 자유롭게 사용할 수있게 해준 워싱턴 대학 의과 대학의 Alexxai Kravitz 박사에게 감사드립니다.
Materials
| 32.8ft 3000K-6000K Tunable White LED Strip Lights, Dimmable Super Bright LED Tape Lights with 600 SMD 2835 LEDs | Lepro | SKU: 410087-DWW-US | For lighting chamber 1. https://www.lepro.com/32ft-dimmable-tunable-white-led-strip-lights.html |
| 3D printed 'spike bed' and 'chamber 2 floor' | Shapeways | N/A | Optional, for mechanical probes as an alternative to blunted map pins. |
| 70% ethanol | Various | N/A | To clean MCA between mice. |
| Acryl-Hinge 2 | TAP Plastics | N/A | for attaching chamber lids to rear walls. https://www.tapplastics.com/product/plastics/handles_hinges_latches/acryl_hinge_2/122 |
| Chemcast Cast Acrylic Sheet, Clear | TAP Plastics | N/A | 3mm thick. For front wall of chamber 1. https://www.tapplastics.com/product/plastics/cut_to_size_plastic/acrylic_sheets_cast_clear/510 |
| Chemcast Cast Transparent Colored Acrylic, Transparent Dark Red – 50% | TAP Plastics | N/A | 3mm thick. 50% light transmission. For walls and lids of chambers 2 and 3. https://www.tapplastics.com/product/plastics/cut_to_size_plastic/acrylic_sheets_transparent_colors/519 |
| Chemcast Translucent & Opaque Colored Cast Acrylic, Sign Opaque White – 0.1% | TAP Plastics | N/A | 3mm thick. For side walls and lid of chamber 1. https://www.tapplastics.com/product/plastics/cut_to_size_plastic/acrylic_sheets_color/341 |
| Disinfectant (e.g. Quatricide) | Pharmacal Research Laboratories, Inc. | 65020F | To disinfect MCA at the end of a testing session. |
| Dry-erase markers and board | Various | N/A | To add experimental info to the beginning of video footage. |
| Map pins | Various | N/A | Optional, for mechanical probes. Use sandpaper to blunt sharp points before use. Can be used in place of 3D-printed parts. |
| Paper towels | Various | N/A | To clean/disinfect MCA. |
| SCIGRIP Weld-On #3 Acrylic Cement | TAP Plastics | N/A | For assembling acrylic sheets into chambers and affixing hinges. https://www.tapplastics.com/product/repair_products/plastic_adhesives/weld_on_3_cement/131 |
| Stopwatch | Various | N/A | To record escape latencies/dwell times in real-time or from recorded video. |
| Timer | Various | N/A | To ensure LED turn-on, barrier removal and test completion are timed consistently. |
| Video camera | Various | HDRCX405 Handycam Camcorder | To record mouse behavior in the MCA device. Can be substituted with any consumer-grade video camera capable of 1080p resolution. |
| Tripod | Famall | N/A | Any tripod that can hold the camera at bench height for recording MCA footage is acceptable. |
Referenzen
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