De mechanische conflictvermijdingstest wordt gebruikt als een niet-reflexieve uitlezing van pijngevoeligheid bij muizen die kan worden gebruikt om affectieve-motiverende reacties in verschillende muispijnmodellen beter te begrijpen.
Pijn bestaat uit zowel zintuiglijke (nociceptieve) als affectieve (onaangename) dimensies. In preklinische modellen wordt pijn traditioneel beoordeeld met behulp van reflexieve tests die gevolgtrekkingen mogelijk maken met betrekking tot de nociceptieve component van pijn, maar weinig informatie geven over de affectieve of motiverende component van pijn. Het ontwikkelen van tests die deze componenten van pijn vastleggen, zijn daarom translationeel belangrijk. Daarom moeten onderzoekers niet-reflexieve gedragstests gebruiken om pijnperceptie op dat niveau te bestuderen. Mechanische conflictvermijding (MCA) is een gevestigde vrijwillige niet-reflexieve gedragstest, voor het bestuderen van motiverende reacties op een schadelijke mechanische stimulus in een 3-kamerparadigma. Een verandering in de locatievoorkeur van een muis, wanneer geconfronteerd met concurrerende schadelijke stimuli, wordt gebruikt om de waargenomen onaangenaamheid van fel licht versus tactiele stimulatie van de poten af te leiden. Dit protocol schetst een aangepaste versie van de MCA-test die pijnonderzoekers kunnen gebruiken om affectief-motiverende reacties in verschillende muispijnmodellen te begrijpen. Hoewel hier niet specifiek beschreven, gebruiken onze voorbeeld MCA-gegevens het intraplantaire complete Freund’s adjuvans (CFA), gespaard zenuwletsel (SNI) en een fractuur / gietmodel als pijnmodellen om de MCA-procedure te illustreren.
Pijn is een complexe ervaring met zintuiglijke en affectieve componenten. Een verlaging van de drempel van pijnperceptie en overgevoeligheid voor thermische en/of mechanische stimuli zijn belangrijke kenmerken van deze ervaring, die stimulus-opgeroepen pijngedragstests kunnen vastleggen (zoals Hargreaves’ test van warmtegevoeligheid en de von Frey-test van mechanische gevoeligheid)1,2. Hoewel dergelijke tests robuuste en reproduceerbare resultaten geven, worden ze beperkt door hun afhankelijkheid van reflexieve terugtrekking uit een waargenomen schadelijke stimulus. Dit heeft een voortdurende afhankelijkheid van pijnonderzoek op deze tests alleen in twijfel getrokken. Daartoe onderzoeken pijnonderzoekers al enkele jaren alternatieve / complementaire gedragstests voor gebruik in knaagdierpijnmodellen in een poging om meer van de affectieve en / of motiverende componenten van pijn vast te leggen. Deze niet-opgeroepen, vrijwillige of niet-reflexieve maatregelen (bijv. wielrennen, graafactiviteit, geconditioneerde plaatsvoorkeur 3,4,5) worden geïmplementeerd in een poging om de vertaalbaarheid van preklinisch pijnonderzoek te verbeteren.
De mechanische conflictvermijdingstest (MCA) werd oorspronkelijk beschreven door Harte et al. in 20166, wordt voornamelijk gebruikt bij ratten 7,8 en vertegenwoordigt een wijziging van een eerdere benadering – het plaatsvlucht-vermijdingsparadigma. Bij deze benadering wordt een schadelijke stimulus van de achterpoot uitgevoerd in een anders wenselijke (donkere) kamer om doelgericht gedrag van het dier te stimuleren om aan een dergelijke stimulatie te ontsnappen / vermijden 9,10. In plaats van te vertrouwen op handmatige schadelijke stimulatie van de achterpoot door een waarnemer, dwingt de MCA-test muizen om te onderhandelen over een potentieel schadelijke stimulus om te ontsnappen aan een aversieve omgeving en de donkere kamer te bereiken. Het conflict /vermijding dat de test zijn naam geeft, komt voort uit deze twee concurrerende motivaties: ontsnap aan fel verlichte gebieden en vermijd schadelijke stimulatie van de poten. De MCA-test deelt ook kenmerken met geconditioneerde plaatsvoorkeurtests, waarbij de combinatie van pijnverlichting met omgevingssignalen veranderingen in gedrag veroorzaakt die een voorkeur weerspiegelen voor de pijnstillende / lonende context11.
Fundamenteel gesproken delen al deze testen een vergelijkbare benadering: het gebruik van een verschuiving in de voorkeur van een dier voor de ene aversieve omgeving boven de andere als een indicator van hun affectieve / motiverende toestand. De MCA-test is een 3-kamerparadigma bestaande uit een helder verlichte kamer gevolgd door een donkere middenkamer met in hoogte verstelbare sondes en een donkere derde kamer zonder aversieve stimuli. Een ongedeerde muis is meestal gemotiveerd om te ontsnappen naar een verduisterde kamer, gezien de aangeboren afkeer van knaagdieren voor fel licht12. In dit voorbeeld overwint de natuurlijke motivatie om te ontsnappen aan een fel verlichte omgeving de desinclinatie om achterpootstimulatie (de instelbare hoogtesondes) tegen te komen, die uitsluitend in de verduisterde omgeving voorkomt. Daarentegen kan een muis die pijn ervaart (bijvoorbeeld als gevolg van ontsteking of neuropathie) ervoor kiezen om meer tijd door te brengen in de helder verlichte omgeving, omdat er motivatie is om de onaangename tactiele ervaring van de mechanische sondes te vermijden in de setting van voortdurende tactiele overgevoeligheid.
In dit artikel wordt een aangepaste versie van de MCA-test beschreven. We hebben de oorspronkelijke methode (die werd uitgevoerd bij ratten6) aangepast voor gebruik bij muizen. We hebben ook het aantal geteste sondehoogtes teruggebracht van zes naar drie (0, 2 en 5 mm boven vloerhoogte) om de gegevensverzameling te stroomlijnen. Deze aanpak is getest in meerdere pijnmodellen en gevalideerd met bekende analgetica, wat aangeeft dat pijnovergevoeligheid en / of de bijbehorende affectieve en motiverende veranderingen deze gedragsveranderingen veroorzaken. Deze aanpak is relatief snel uit te voeren en aanpasbaar in vergelijking met andere niet-reflexieve maatregelen, die vele dagen van gewenning en training kunnen vergen 1,2. In combinatie met andere pijnmetingen kan MCA waardevolle inzichten genereren in de affectieve en motiverende aspecten van pijn.
Zoals met alle gedragstests, is een goede behandeling, randomisatie en blindering voor de behandeling van dieren overal essentieel. Gezien de multifactoriële input in complex gedrag en besluitvorming, is het noodzakelijk dat dieren zo consistent mogelijk worden behandeld, gewenning en getest, terwijl de nood wordt geminimaliseerd. Er moet ook voor worden gezorgd dat de timing van de muisplaatsing in kamer 1 wordt gereproduceerd, de LED-verlichting wordt ingeschakeld en de barrière wordt verwijderd, omdat verschillen hi…
The authors have nothing to disclose.
GM wordt ondersteund door een NDSEG Graduate Fellowship. VLT wordt ondersteund door NIH NIGMS grant #GM137906 en de Rita Allen Foundation. AJS wordt ondersteund door subsidies van het Ministerie van Defensie W81XWH-20-1-0277, W81XWH-21-1-0197 en de Rita Allen Foundation. We zijn Dr. Alexxai Kravitz van de Washington University School of Medicine dankbaar voor het ontwerpen en vrij beschikbaar stellen van de 3D-printerbestanden voor de kamer 2-vloer en sondeplaat.
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. |