L'utilizzo del dispositivo di valutazione del dolore orofacciale operante (opad) per misurare i cambiamenti nel comportamento nocicettivo
Summary
Vi presentiamo un sistema operante user-friendly, high-throughput per la valutazione dei comportamenti del dolore in Svegliatevi, roditori coscienti. Il dispositivo di valutazione del dolore oro-facciale (opad) in grado di valutare il dolore attraverso una ricompensa / conflitto paradigma fornendo così un modo più umano di test. Questo protocollo produrrà dati più rilevanza clinica e traslazionale da roditori.
Abstract
Vi presentiamo un sistema operante per la rilevazione del dolore in Svegliatevi, roditori coscienti. Il dispositivo di valutazione del dolore oro-facciale (opad) valuta i comportamenti del dolore in modo più clinicamente rilevante da non fare affidamento su misure di riflesso a base di nocicezione. Alimenti digiunò, senza peli (o rasati) roditori sono poste in una camera di plexiglas che ha due thermodes Peltier-based che possono essere programmati a qualsiasi temperatura tra 7 ° C e 60 ° C. Il roditore è addestrato per entrare in contatto con questi al fine di accedere a una bottiglia di ricompensa. Durante una sessione, una serie di risultati comportamentali del dolore vengono registrati e salvati automaticamente. Queste misure includono il numero di attivazioni di bottiglia di ricompensa (lecca) e stimoli di contatto del viso (contatti viso), ma le misure personalizzate come il leccare / rapporto faccia (numero totale di lecca per sessione / numero totale di contatti) può anche essere creato. La temperatura stimolo può essere impostato su un singolo temperatura o temperature multiple all'interno di una sessione. Il opadè un high-throughput, facile da usare saggio operante che porterà a una migliore traduzione della ricerca sul dolore in futuro, in quanto comprende ingresso corticale invece di basarsi su test nocicettivi spinali riflesso-based.
Introduction
Cronico, il dolore non controllato rimane un importante problema di salute pubblica e di nuovi trattamenti analgesici spesso non riescono a tradurre dal laboratorio al letto. Questa mancanza di successo è in parte dovuto all'uso di saggi comportamentali inefficienti misure basate di riflesso del dolore che non necessariamente o completamente modellare la condizione di dolore 1,2 umana, e in particolare, la mancanza di un affidabile e ad alta velocità, disponibile in commercio , nel saggio di dolore-valutazione in vivo sia per i ratti e topi. Presentiamo qui un throughput elevato, facile da usare versione del nostro test operante nocicezione based. Questo nuovo sistema si basa sulla nostra operante saggio dolore oro-facciale precedente che è stato dimostrato di essere sensibili a individuare modalità diverse di dolore compreso il calore, il freddo e meccanico 3,4,5. Da queste misure, è stata studiata una vasta gamma di settori, tra cui analgesici 6,3,4,5,7, le condizioni di dolore, come l'infiammazione, iperalgesia e allodinia <sup> 3,8, nevralgia del trigemino 9, e periferico modulazione nocicettiva attraverso canali TRP con capsaicina, resiniferatossina, mentolo, e icillin 8,10,5,11. Effetti psicologici come la modulazione del dolore 12 e l'effetto placebo 13 ansia indotta sono stati dimostrati con orofacciale test operante suggerendo che potrebbe essere appropriato per misurare la piena esperienza di dolore e non semplicemente nocicezione.
Il dispositivo di valutazione del dolore oro-facciale (opad) utilizza un saggio di ricompensa / conflitto che permette un roditore di scegliere tra la ricezione di una ricompensa di rinforzo o di sfuggire uno stimolo avversivo controllando così la quantità di dolore che si sente durante una sessione di 14,15. Roditori vengono prima addestrati a premere i loro volti in thermodes temperatura controllata, al fine di ottenere l'accesso a una bottiglia di cibo contenente una ricompensa liquido. Dopo la formazione, la temperatura stimolo può essere riscaldata o raffreddata e differenze di ridente può indicare il livello di nocicezione o analgesia l'animale percepisce. Il opad è anche capace di rapidi cambiamenti di temperatura che permette test di base e la valutazione del dolore a temperature calde e fredde all'interno di una singola sessione di test. Qui vi presentiamo un semplice protocollo che mette in evidenza la capacità del opad per rilevare i cambiamenti del dolore causato dal calore, freddo, e il TRPV1 agonista capsaicina 16. La capsaicina è utilizzato al di sotto come un agente sensibilizzante termico perché ha diversi vantaggi di questo test in quanto è dannoso non-tessuto e 'stato dimostrato in precedenza per indurre allodinia facciale e iperalgesia in modelli di roditori 8. Dimostreremo come il software opad può ottenere rapidamente, analizzare, grafico, ed eseguire analisi statistiche su roditori dati comportamentali.
Protocol
Representative Results
Discussion
Il sistema opad è un facile da usare, dosaggio elevato throughput in grado di rilevare cambiamenti nella percezione del dolore nei roditori. L'alto rendimento natura di questo sistema significa che numerosi animali possono essere testate in un solo giorno da una singola persona. Ciò è dovuto al sistema software Opad quanto consente fino a 16 scatole da eseguire contemporaneamente su un singolo computer. Ciò significa che dopo il tempo di setup iniziale, circa 48 corse operante (a 18 min per ciclo) possono essere effettuate ora, ancora di più se il tempo della sessione è impostata su meno tempo per ogni fase. Ciò consente la prova dolore in centinaia di animali al giorno. Questa quantità di prove non sarebbe pratico con saggi di dolore più tradizionali.
Coerentemente con il nostro precedente lavoro, il comportamento dei roditori è alterata in condizioni dolorose. Durante i periodi di non-nocivi roditori in genere hanno lunghi periodi di bere in cui mantenere il contatto con i thermodes. Durante aversive 45 ° C o 7 ° C condizioni, ilroditori hanno periodi molto più brevi in quanto non possono mantenere il contatto per lunghi periodi di tempo. Pertanto il leccare / rapporto faccia (numero di lecca diviso per il numero di contatti facciali all'interno di una sessione) altera con dolore. Capsaicina aumenta la sensibilità al calore dolore come dimostrato da un rapporto L / F minore nei roditori trattati contro trattata alla temperatura di 45 ° C. Gli analgesici possono restituire questo rapporto leccare / faccia a livelli simili a condizioni non dolorose 3. Sebbene le condizioni di dolore che vengono facilmente prodotte sulla pelle (come l'applicazione di capsaicina crema) sono i metodi più semplici di rilevamento dolore su questo saggio, modelli animali di dolore più tessuto clinicamente rilevante profonda neurale come nevralgia del trigemino possono anche alterare il comportamento operante saggi orofacial 9 . Nel loro insieme questi dati che dimostrino che i opad è sensibile alle alterazioni in calore e il dolore freddo, la soglia del dolore, e di agenti chimici nocivi, come la capsaicina in aggiunta al operantecapacità di analisi del dolore oro-facciale di rilevare numerose altre condizioni di dolore e analgesia 6,3,8,17,10,5,12,18,11,9.
Il sistema del opad di dolore di misura è una più clinicamente rilevante, significativo e umano metodo di rilevazione del dolore rispetto alle misure riflesso-based. Queste misure tradizionali della nocicezione come il ritiro zampa con filamenti di von Frey 19 e il test tail-flick 20 sono stati utilizzati per oltre un secolo, ma solo misurare la risposta ad uno stimolo sperimentatore-inflitta. L'animale ha poco controllo e la "nocicezione" è localizzata principalmente al midollo spinale. Per gli esseri umani, l'esperienza soggettiva del dolore è importante anche come le persone sono semplicemente tenuti a segnalare i loro livelli soggettivi di dolore. La possibilità per gli animali di auto-denunciare il loro dolore in procedure di base operante sarebbe un passo avanti per la ricerca del dolore di base 1. Con il opad, gli animali hanno la possibilità di scegliere se rispondere durante l'apstimolo ainful o meno. Se è troppo doloroso, animali semplicemente ridurre i loro tentativi di raggiungere la ricompensa e quindi limitare la loro esposizione al dolore. Questo è un test molto più umano e meno stressante rispetto a molte misure reflex basate in cui gli animali hanno spesso il loro movimento limitato e non hanno alcun controllo sulla quantità di stimoli dolorosi a cui sono esposti. La necessità di fuggire dal dolore è un disco insita in tutti gli animali e la opad incorpora questo comportamento, invece di compensare esso come altri test nocicettivi. Il movimento lontano da misure di riflesso a base di dolore in attività operante sta diventando sempre più comune nel settore. Altri gruppi hanno usato misure non-reflex-based come l'esame pasto durata 21,22,23 e termici di calore dolore fuga paradigmi 24 (per una revisione delle altre misure di dolore vi consigliamo il nostro primo riferimento 1). Il opad è in grado di combinare elementi di questi in una misura unitaria, il rapporto di Lick / Faccia, which esamina l'assunzione di cibo e il bisogno di fuggire da stimoli dolorosi. Un altro vantaggio è che questo saggio è in grado di misurare il dolore per lunghi periodi di tempo (1-2 mesi) senza perdere sensibilità 7,9. Grazie ai suoi vantaggi rispetto ai test riflesso-based, questo test meno stressante e più umana è ben adattato a misurare i cambiamenti a lungo termine nel comportamento nocicettivo nei roditori.
Dolore operante misura spesso danno risultati diversi rispetto alle misure di riflesso a base in termini di effetti dose di oppioidi e la soglia del dolore. Mentre alte dosi di oppioidi sono in genere utilizzati per le misure di riflesso a base di 25 diversi studi indicano che dosi più basse sono necessari per le risposte sui test operanti 26,27,28. Dosi elevate di droga possono anche interferire con le misure operante ma questi sono rilevabili con la opad 6. Altri studi hanno inoltre dimostrato che le soglie per la fuga da uno stimolo doloroso sono diverse per operante versus misure reflex basate 29,2,30 suggeriscono una grande differenza tra la percezione an animali di dolore contro la velocità dei loro riflessi spinali. Un vantaggio del opad è che il roditore può scegliere se eseguire o meno il compito, questo permette al roditore di esprimere fuga o comportamenti di evitamento. Questo comportamento complesso richiede decisioni corticale fare per controllare la quantità di nocicezione il roditore si sente 14,29,15,30. Mentre la fuga e di evitamento comportamenti possono interferire con le misure basate su riflessi questi comportamenti del dolore sono parte integrante del opad. Le differenze nella soglia del dolore e le dosi più basse di oppiacei necessari per le analisi operante suggeriscono una maggiore sensibilità al dolore e analgesia rispetto alle misure tradizionali reflex-based.
Anche se il opad può misurare il dolore più direttamente di analisi tradizionali, diverse condizioni sperimentali e farmaci potrebbero avere un effetto negativo su questo saggio e devono essere controllati per. Alteraziones in motivazione appetitiva possono alterare il comportamento su questo test. Questo potrebbe essere riflessa da una differenza nel premio sé 31 o dalla motivazione per il premio 6. Si deve prestare attenzione per garantire che la motivazione dell'animale per la ricompensa è costante, come molti farmaci possono interferire con la motivazione. Per esempio, alte dosi di morfina ed altri oppioidi possono causare iperfagia per dolci, sostanze grasse 32 che altererà rispondendo operante sul dosaggio orofacciale 6. Anche se questo non suggerire che questo paradigma ricompensa-conflitto operante a base ha implicazioni più ampie per l'uso tra i campi di ansia e dipendenza (cioè cambiando gli aspetti gratificanti in presenza di un dato stimolo doloroso) è importante per il controllo delle alterazioni appetitive durante dolore testare le sessioni. Queste alterazioni nella motivazione non compaiono in questi clinicamente rilevanti dosi più basse, ma gli effetti analgesici rimangono intatti 3. Un modo per control per questo possibile confound è garantire la dose del farmaco somministrato non aumenta comportamento neutro a temperatura (33-37 ° C). Test di un farmaco rispetto ad un gruppo di non-droga a una temperatura neutra dovrebbe essere il primo passo prima di aggiungere un componente di dolore. Inoltre, dato che le diverse sessioni di base sono possibili all'interno di una sessione di test utilizzando la opad questi problemi possono essere rilevati e possono essere controllati per all'interno di una singola sessione di comportamento. Come la pianificazione digiuno può alterare motivazione su questo saggio è importante mantenere questa coerenza. Noi di solito facciamo una notte di digiuno, ma altri orari sono possibili. Per esempio, abbiamo sperimentato un breve digiuno quotidiano di 6 ore prima (risultati non pubblicati). Ciò consente di collaudare giornaliero anziché ogni altro giorno. Inoltre, i ratti unfasted hanno risposto bene al test 9. Qualunque sia tecniche di digiuno vengono utilizzati è soprattutto importante mantenere costante durante test per controllare i fattori motivazionali.
<p class="Jove_content"> In conclusione, il Opad è un facile da usare operant saggio che misura il dolore a un livello molto più simile alla condizione umana rispetto dosaggi antidolorifici tradizionali. La caratteristica fondamentale di questo sistema è l'integrazione dei parametri sperimentali e protocolli, acquisizione dati e analisi / misure di esito utilizzate un sistema controllato da software. Ciò fornirà una vasta gamma di opzioni e parametri controllati dall'utente per raccogliere e analizzare numerose misure di risultato in modo high-throughput. Questo contrasta i sistemi di dolore di test di uso comune (ad esempio colpo di coda, filamenti di von Frey), che non sono né software-driven né high-throughput. Il sistema software-driven fornisce un avanzamento significativo per come studi comportamentali sono progettati e il come i dati vengono raccolti ed analizzati e un aumento dell'uso di questo test permetterà ricerca di dolore di base per diventare più clinicamente traducibili in futuro. Questo sistema dovrebbe avere un impatto significativo sulla ADVAncing futura ricerca relativa al dolore, perché questi studi comportamentali operante in grado di fornire il necessario collegamento per comprendere l'influenza delle strutture di ordine superiore sul comportamento generale del dolore.Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
National Institute on Drug Abuse, NIH concedere 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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