L'utilisation de l'appareil Orofacial d'évaluation de la douleur opérant (OPAD) pour mesurer les changements dans le comportement nociceptif
Summary
Nous présentons un système opérant conviviale, à haut débit pour l'évaluation des comportements de douleur dans Réveillez-vous, les rongeurs conscients. Le dispositif d'évaluation de la douleur oro-faciale (OPAD) peut évaluer la douleur à travers une récompense / conflit paradigme fournissant ainsi une façon plus humaine de l'essai. Ce protocole d'obtenir des données plus cliniquement pertinentes et translationnelle de rongeurs.
Abstract
Nous présentons un système opérant pour la détection de la douleur dans Réveillez-vous, les rongeurs conscients. Le dispositif d'évaluation de la douleur oro-faciale (OPAD) évalue les comportements de douleur d'une manière plus cliniquement pertinente de ne pas recourir à des mesures de nociception réflexe basés. Alimentation jeûné, chauve rongeurs (ou rasé) sont placés dans une chambre en plexiglas qui a deux thermodes Peltier à base qui peuvent être programmés pour toute température comprise entre 7 ° C et 60 ° C. Le rongeur est formé pour prendre contact avec ceux-ci afin d'accéder à une bouteille de récompense. Au cours d'une session, un certain nombre de résultats de la douleur comportementales sont automatiquement enregistrées et sauvegardées. Ces mesures comprennent le nombre d'activations de bouteilles de fidélité (licks) et des stimuli de contact du visage (contacts de face), mais des mesures personnalisées comme le lécher / ratio de visage (nombre total de lèche par session / nombre total de contacts) peut également être créé. La température de stimulation peut être réglée à une température unique ou plusieurs températures dans une session. L'OPADest un haut débit, facile à utiliser dosage opérant ce qui conduira à une meilleure application de la recherche de la douleur à l'avenir car il comprend entrée corticale au lieu de s'appuyer sur la colonne vertébrale tests nociceptifs réflexe basés.
Introduction
La douleur chronique non contrôlée reste un problème majeur de santé publique et de nouveaux traitements analgésiques échouent souvent à traduire sur le banc au chevet du patient. Ce manque de succès est en partie dû à l'utilisation de tests comportementaux inefficaces dans les mesures fondées réflexes des douleurs qui ne sont pas nécessairement ni complètement modéliser la douleur état 1,2 humaine, et en particulier, l'absence d'un système fiable et à haut débit, disponible dans le commerce , dans un dosage douleur évaluation in vivo pour les rats et les souris. Nous présentons ici un débit élevé, facile à utiliser la version de notre essai de la nociception base opérant. Ce nouveau système est basé sur notre analyse de la douleur orofaciale opérant précédent qui a été démontré pour être sensible à la détection des différentes modalités de la douleur y compris la chaleur, le froid et mécanique 3,4,5. A partir de ces mesures, une grande variété de domaines ont été étudiés, y compris des analgésiques 6,3,4,5,7, les conditions de la douleur comme l'inflammation, l'hyperalgésie et l'allodynie <sup> 3,8, névralgie du trijumeau 9 et périphérique modulation nociceptive via des canaux TRP avec la capsaïcine, résinifératoxine, de menthol et icillin 8,10,5,11. Les effets psychologiques comme la modulation de la douleur 12 et l'effet placebo 13 anxiété induite ont également été mis en évidence avec des tests opérant buccofaciale suggérant qu'il pourrait être approprié pour mesurer l'expérience complète de la douleur et non pas simplement la nociception.
Le dispositif d'évaluation de la douleur oro-faciale (OPAD) utilise un test de récompense / des conflits qui permet un rongeur de choisir entre recevoir une récompense de renforcer ou d'échapper à un stimulus aversif contrôlant ainsi la quantité de douleur qu'il ressent lors d'une séance 14,15. Les rongeurs sont d'abord entraînés à appuyer sur leurs visages en thermodes à température contrôlée afin d'accéder à une bouteille alimentaire contenant une récompense liquide. Après la formation, la température de stimulus peut être chauffé ou refroidi et les différences de repondant peut indiquer le niveau de nociception ou analgésie l'animal perçoit. L'OPAD est également capable de brusques changements de température qui permet les tests de base et l'évaluation de la douleur à des températures chaudes et froides au sein d'une session de test unique. Nous présentons ici un protocole simple qui met en évidence la capacité de l'OPAD à détecter les changements dans la douleur causée par la chaleur, le froid et le TRPV1 agoniste capsaïcine 16. La capsaïcine est utilisée ci-dessous comme un agent de sensibilisation thermique, car il a plusieurs avantages à ce test car il est non endommager les tissus et a été démontré précédemment pour induire l'allodynie et l'hyperalgésie visage dans des modèles rongeurs 8. Nous allons démontrer comment le logiciel OPAD peut rapidement obtenir, analyser, graphique, et effectuer des analyses statistiques sur les données comportementales de rongeurs.
Protocol
Representative Results
Discussion
Le système OPAD est un test de débit facile à utiliser, de haute capable de détecter des changements dans la perception de la douleur chez les rongeurs. La nature à haut débit de ce système signifie que de nombreux animaux peuvent être testés en une seule journée par une seule personne. Cela est dû au système de logiciel OPAD car elle permet jusqu'à 16 boîtes d'être exécutés simultanément sur un seul ordinateur. Cela signifie qu'après le temps de l'installation initiale, environ 48 courses opérant (à 18 min par cycle) peuvent être effectuées d'une heure, voire plus si la durée de la séance est fixé à moins de temps par étape. Cela permet de tester la douleur dans des centaines d'animaux par jour. Cette quantité de tests ne serait pas pratique avec des tests de douleur les plus traditionnels.
En accord avec nos travaux précédents, le comportement des rongeurs est modifiée dans des conditions pénibles. Pendant les périodes de non-nuisibles rongeurs ont généralement de longues périodes de consommation dans laquelle ils maintiennent le contact avec les thermodes. Pendant aversif 45 ° 7 ° C ou C conditions, l'les rongeurs ont des accès beaucoup plus courts car ils ne peuvent rester en contact pendant de longues périodes de temps. Par conséquent, le lécher / ratio de surface (nombre de coups de langue, divisé par le nombre de contacts du visage à l'intérieur d'une session) modifie à la douleur. La capsaïcine augmente la sensibilité à la chaleur douleur comme l'a démontré un rapport L / F inférieur chez les rongeurs traités par rapport traitée à la température de 45 ° C. Les analgésiques peuvent retourner ce rapport lécher / Face à des niveaux similaires à des conditions non douloureuses 3. Bien que les conditions de douleur qui sont aisément sur la peau (comme l'application de la crème capsaïcine) sont les méthodes les plus simples de détection de la douleur sur cet essai, des modèles animaux de douleur plus de tissu neural profonde cliniquement pertinente comme la névralgie du trijumeau peuvent également modifier le comportement sur dosages orofaciaux opérant 9 . Pris ensemble, ces données sont apportant la preuve que l'OPAD est sensible aux changements dans la chaleur et la douleur froide, les seuils de douleur, et les agents chimiques nocifs comme la capsaïcine en plus de la operantla capacité d'analyse de la douleur oro-faciale afin de détecter de nombreuses autres conditions de la douleur et de l'analgésie 6,3,8,17,10,5,12,18,11,9.
Le système de l'OPAD de la douleur de mesure est une méthode plus cliniquement pertinente, significative et humaine de détecter la douleur que les mesures réflexe basés. Ces mesures traditionnelles de la nociception comme le retrait de la patte avec filaments de von Frey 19 et le dosage coup de queue 20 ont été utilisés pendant plus d'un siècle, mais ils ne mesurent que la réponse à un stimulus expérimentateur-infligée. L'animal a peu de contrôle et le «nociception» est principalement localisée dans la moelle épinière. Pour les humains, l'expérience subjective de la douleur est également important que les gens sont simplement invités à déclarer leurs niveaux subjectifs de douleur. La capacité de l'animal à l'auto-déclarer leur douleur dans les procédures basées opérant serait une percée pour la recherche sur la douleur de base 1. Avec l'OPAD, les animaux ont le choix de savoir s'il faut répondre pendant apstimulus ainful ou non. Si elle est trop douloureux, animaux réduisent tout simplement leurs tentatives pour atteindre la récompense et limitent ainsi leur exposition à la douleur. Ceci est un test beaucoup plus humain et moins stressant par rapport à de nombreuses mesures réflexe basés dans lequel les animaux ont souvent leur mouvement limité et n'ont aucun contrôle sur la quantité de stimuli douloureux auquel ils sont exposés. La nécessité d'échapper à la douleur est un lecteur inhérente à tous les animaux et l'OPAD intègre ce comportement au lieu de compenser pour elle comme d'autres tests nociceptifs. Le mouvement à partir des mesures de la douleur réflexe basés en tâches opérant est de plus en plus courante dans le domaine. D'autres groupes ont eu recours à des mesures non-reflex à base comme l'examen de la durée du repas 21,22,23 et thermiques douleur évacuation paradigmes de chaleur 24 (pour une revue d'autres mesures de la douleur, nous vous proposons notre première référence 1). L'OPAD est capable de combiner des éléments de ceux-ci dans une mesure unifiée, le ratio Léchez / du visage, which examine l'apport alimentaire et le besoin d'échapper à des stimuli douloureux. Un autre avantage est que ce test est capable de mesurer la douleur pendant de longues périodes de temps (1-2 mois) sans perdre la sensibilité 7,9. En raison de ses avantages par rapport aux tests réflexe basée sur ce test moins stressant et plus humaine est bien adapté à la mesure des changements à long terme dans le comportement nociceptif chez les rongeurs.
Douleur opérant mesures donnent souvent des résultats différents par rapport aux mesures réflexe basés en termes d'effets de doses d'opioïdes et les seuils de douleur. Alors que de fortes doses d'opioïdes sont généralement utilisés pour des mesures reflex à base de 25 plusieurs études indiquent que des doses plus faibles sont nécessaires pour les réponses sur des analyses opérant 26,27,28. Des doses élevées de médicaments pourraient aussi interférer avec les mesures opérantes mais ceux-ci sont détectables avec l'OPAD 6. D'autres études ont également démontré que les seuils pour échapper à un stimulus douloureux sont différentes pour opérant versus mesures reflex à base de 29,2,30 suggérant une différence majeure entre la perception d'un animal de la douleur par rapport à la vitesse de leurs réflexes spinaux. Un des avantages de l'OPAD, c'est que le rongeur peut choisir ou non d'accomplir la tâche, ce qui permet au rongeur pour exprimer évasion ou un comportement d'évitement. Ce comportement complexe nécessite de faire pour contrôler la quantité de nociception le rongeur se sent 14,29,15,30 décision cortical. Alors évasion et l'évitement des comportements peuvent interférer avec les mesures fondées réflexes ces comportements douloureux sont une partie intégrante de l'OPAD. Les différences dans les seuils de douleur et les doses d'opioïdes faibles nécessaires pour les essais opérant suggèrent une plus grande sensibilité à la douleur et de l'analgésie que les mesures traditionnelles réflexe basés.
Bien que l'OPAD peut mesurer la douleur plus directement que les tests traditionnels, plusieurs conditions expérimentales et les médicaments pourraient avoir un effet défavorable sur cet essai et doivent être contrôlés. Altérations dans la motivation appétitive peuvent modifier le comportement de ce dosage. Cela pourrait se traduire par une différence dans la récompense elle-même 31 ou par la motivation pour la récompense 6. Des précautions doivent être prises pour s'assurer que la motivation de l'animal pour la récompense est constant que de nombreux médicaments peuvent interférer avec la motivation. Par exemple, de fortes doses de morphine et d'autres opioïdes peuvent provoquer une hyperphagie en douceur, corps gras 32 qui modifieront de répondre sur le dosage buccofaciale opérant 6. Bien que cela ne suggère que cette opérant paradigme fondé sur la récompense conflit a des implications plus larges d'utilisation, y compris les domaines de l'anxiété et la toxicomanie (ie changer les aspects gratifiants en présence d'un stimulus douloureux donné), il est important de contrôler l'appétit pour des modifications au cours de la douleur tester sessions. Ces altérations de la motivation ne semblent pas à ces faibles doses cliniquement pertinentes, mais les effets analgésiques restent intacts 3. Une façon de control pour cette confondre possible est de s'assurer que la dose du médicament donné n'augmente pas le comportement à une température neutre (33-37 ° C). Test d'un médicament par rapport à un groupe de non-médicament à une température neutre devrait être une première étape avant d'ajouter un élément de la douleur. En outre, étant donné que plusieurs sessions de base sont possibles dans une session de test en utilisant le OPAD ces problèmes peuvent être détectés et peuvent être contrôlés à l'intérieur pour une seule session du comportement. Comme le calendrier le jeûne peut altérer la motivation sur ce test, il est important de garder cette constante. Nous faisons généralement une nuit de jeûne, mais d'autres horaires sont possibles. Par exemple, nous avons expérimenté avec un court jeûne quotidien de 6 heures avant (résultats non publiés). Cela permet de tester tous les jours au lieu de tous les deux jours. En outre, les rats unfasted ont également bien réagi sur le dosage 9. Quel que soit les techniques de jeûne sont utilisés, il est surtout important de garder constante tout au long de l'essai pour contrôler les facteurs de motivation.
<p class=> "De jove_content" En conclusion, l'OPAD est un outil facile à utiliser dosage opérant qui mesure la douleur à un niveau beaucoup plus proche de la condition humaine que les tests de la douleur traditionnels. La principale caractéristique de ce système est l'intégration des paramètres expérimentaux et protocoles, l'acquisition de données et l'analyse / mesure des résultats en utilisant un système contrôlé par logiciel. Cela fournira une multitude d'options contrôlées par l'utilisateur et les paramètres pour recueillir et analyser de nombreuses mesures de résultats dans un mode à haut débit. Ce contraste les systèmes douleur de tests couramment utilisés (par exemple mouvement de la queue, filaments de von Frey) qui ne sont ni pilotés par le logiciel, ni à haut débit. Le système piloté par logiciel fournit un avancement significatif de la façon dont les études comportementales sont conçus et la façon dont les données sont recueillies et analysées et une augmentation de l'utilisation de ce test permettra recherche sur la douleur de base pour devenir plus cliniquement traduisible dans l'avenir. Ce système devrait avoir un impact significatif sur advancing recherches futures liées à la douleur parce que ces études comportementales opérant peuvent fournir le lien nécessaire à la compréhension de l'influence des structures d'ordre supérieur sur le comportement global de la douleur.Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
National Institute on Drug Abuse, NIH 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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