Ensayo mecánico de evitación de conflictos para medir el comportamiento del dolor en ratones
Summary
El ensayo mecánico de evitación de conflictos se utiliza como una lectura no reflexiva de la sensibilidad al dolor en ratones que se puede utilizar para comprender mejor las respuestas afectivo-motivacionales en una variedad de modelos de dolor de ratón.
Abstract
El dolor comprende dimensiones sensoriales (nociceptivas) y afectivas (desagradables). En modelos preclínicos, el dolor se ha evaluado tradicionalmente mediante pruebas reflexivas que permiten inferencias sobre el componente nociceptivo del dolor, pero proporcionan poca información sobre el componente afectivo o motivacional del dolor. Por lo tanto, el desarrollo de pruebas que capturen estos componentes del dolor es muy importante. Por lo tanto, los investigadores necesitan usar ensayos conductuales no reflexivos para estudiar la percepción del dolor en ese nivel. La evitación mecánica de conflictos (MCA) es un ensayo de comportamiento voluntario no reflexivo establecido, para estudiar las respuestas motivacionales a un estímulo mecánico nocivo en un paradigma de 3 cámaras. Un cambio en la preferencia de ubicación de un ratón, cuando se enfrenta a estímulos nocivos competidores, se utiliza para inferir lo desagradable percibido de la luz brillante frente a la estimulación táctil de las patas. Este protocolo describe una versión modificada del ensayo MCA que los investigadores del dolor pueden usar para comprender las respuestas afectivo-motivacionales en una variedad de modelos de dolor de ratón. Aunque no se describen específicamente aquí, nuestros datos de MCA de ejemplo utilizan el adyuvante de Freund completo intraplantar (CFA), la lesión nerviosa evitada (SNI) y un modelo de fractura / yeso como modelos de dolor para ilustrar el procedimiento de MCA.
Introduction
El dolor es una experiencia compleja con componentes sensoriales y afectivos. Una reducción en el umbral de percepción del dolor y la hipersensibilidad a los estímulos térmicos y/o mecánicos son características clave de esta experiencia, que las pruebas de comportamiento del dolor evocadas por estímulos pueden capturar (como la prueba de sensibilidad al calor de Hargreaves y la prueba de von Frey de sensibilidad mecánica)1,2. Aunque tales pruebas dan resultados robustos y reproducibles, están limitadas por su dependencia de la retirada reflexiva de un estímulo nocivo percibido. Esto ha puesto en duda una dependencia continua de la investigación del dolor solo en estas pruebas. Con ese fin, los investigadores del dolor han estado explorando durante varios años pruebas de comportamiento alternativas / complementarias para su uso en modelos de dolor en roedores en un esfuerzo por capturar más de los componentes afectivos y / o motivacionales del dolor. Estas medidas no evocadas, voluntarias o no reflexivas (por ejemplo, correr con ruedas, actividad de madriguera, preferencia de lugar condicionado 3,4,5) se están implementando en un intento de mejorar la traducibilidad de la investigación preclínica del dolor.
El ensayo de evitación mecánica de conflictos (MCA) fue descrito originalmente por Harte et al. en 20166, se usa predominantemente en ratas 7,8 y representa una modificación de un enfoque anterior: el paradigma de evitación de escape del lugar. En este enfoque, un estímulo nocivo de la pata trasera se realiza en una cámara deseable (oscura) para impulsar el comportamiento intencional del animal para escapar / evitar dicha estimulación 9,10. En lugar de depender de la estimulación nociva manual de la pata trasera por parte de un observador, el ensayo MCA obliga a los ratones a negociar un estímulo potencialmente nocivo para escapar de un entorno aversivo y llegar a la cámara oscura. El conflicto/ evitación que da nombre al ensayo surge de estas dos motivaciones en competencia: escapar de las áreas brillantemente iluminadas y evitar la estimulación nociva de las patas. El ensayo MCA también comparte características con las pruebas de preferencia de lugar condicionadas, donde el emparejamiento del alivio del dolor con señales ambientales impulsa cambios en el comportamiento que reflejan una preferencia por el contexto de alivio del dolor / recompensa11.
Fundamentalmente hablando, todos estos ensayos comparten un enfoque similar: usar un cambio en la preferencia de un animal por un entorno aversivo sobre otro como un indicador de su estado afectivo / motivacional. El ensayo MCA es un paradigma de 3 cámaras que consiste en una cámara brillantemente iluminada seguida de una cámara media oscura con sondas de altura ajustable y una tercera cámara oscura sin ningún estímulo aversivo. Un ratón no herido suele estar motivado para escapar a una cámara oscura, dada la aversión innata de los roedores a la luz brillante12. En este ejemplo, la motivación natural para escapar de un entorno brillantemente iluminado supera la falta de inclinación a encontrar la estimulación de la pata trasera (las sondas de altura ajustable), que ocurre exclusivamente en el entorno oscuro. Por el contrario, un ratón que experimenta dolor (debido a la inflamación o la neuropatía, por ejemplo) puede optar por pasar más tiempo en el entorno brillantemente iluminado, ya que existe una motivación para evitar la desagradable experiencia táctil de las sondas mecánicas en el contexto de la hipersensibilidad táctil en curso.
En este artículo se describe una versión modificada del ensayo MCA. Hemos adaptado el método original (que se realizó en ratas6) para su uso en ratones. También hemos reducido el número de alturas de sonda probadas de seis a tres (0, 2 y 5 mm por encima de la altura del piso) para agilizar la adquisición de datos. Este enfoque ha sido probado a través de múltiples modelos de dolor, y validado con analgésicos conocidos, lo que indica que la hipersensibilidad al dolor y / o los cambios afectivos y motivacionales asociados están impulsando estos cambios en el comportamiento. Este enfoque es relativamente rápido de llevar a cabo y adaptable en comparación con otras medidas no reflexivas, que pueden llevar muchos días de habituación y entrenamiento 1,2. En conjunto con otras medidas de dolor, MCA puede generar información valiosa sobre los aspectos afectivos y motivacionales del dolor.
Protocol
Representative Results
Discussion
Al igual que con todas las pruebas de comportamiento, el manejo adecuado, la aleatorización y el cegamiento al tratamiento de los animales es esencial en todo momento. Dados los aportes multifactoriales en comportamientos complejos y toma de decisiones, es imperativo que los animales sean manejados, habituados y probados de la manera más consistente posible mientras se minimiza la angustia. También se debe tener cuidado para reproducir el momento de la colocación del mouse en la cámara 1, encender las luces LED y el…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
GM cuenta con el apoyo de una beca de posgrado de NDSEG. VLT cuenta con el apoyo de la subvención NIH NIGMS #GM137906 y la Fundación Rita Allen. AJS cuenta con el apoyo de las subvenciones del Departamento de Defensa W81XWH-20-1-0277, W81XWH-21-1-0197 y la Fundación Rita Allen. Estamos agradecidos al Dr. Alexxai Kravitz de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington por diseñar y poner a disposición gratuitamente los archivos de impresora 3D para el piso de la cámara 2 y la placa de sonda.
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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