我々は目を覚まし、意識げっ歯の痛み行動の評価のためのユーザーフレンドリーな、高スループットオペラントシステムを提示する。口腔顔面疼痛評価デバイス(OPAD)はテストのより人道的な方法を提供するため、報酬/紛争パラダイムを通して痛みを評価することができます。このプロトコルは、げっ歯類から、より臨床的に関連すると翻訳データが得られます。
我々は目を覚まし、意識げっ歯の痛みを検出するためのオペラントシステムを提示する。口腔顔面疼痛評価デバイス(OPAD)は痛覚の反射ベースの対策に頼らないことで、より多くの臨床的に関連するような方法で痛みの行動を評価する。食品は無毛(または超短髪)げっ歯類が7℃、60℃の間の任意の温度にプログラムすることができる2つのペルチェベースthermodesを持っプレキシグラス室に配置され、絶食齧歯類は、報酬ボトルにアクセスするためにこれらと接触するように訓練される。セッション中に、行動の痛みの結果の数が自動的に記録されて保存されます。これらの措置は、報酬ボトルアクティベーション数(なめ)と顔の接触刺激(顔接点)が含まれますが、なめる/フェイス比(セッション/連絡先の総数当たりなめの総数)のようなカスタム·メジャーを作成することもできます。刺激温度は、セッション内で単一の温度又は複数の温度に設定することができる。 OPADではなく脊髄反射ベース侵害アッセイに頼るの皮質入力を含む、将来の痛み研究の優れた翻訳につながるオペラントアッセイを使用する高スループット、簡単です。
慢性的な、制御されていない痛みは鎮痛治療は頻繁にベンチからベッドサイドへの変換に失敗した公衆衛生上の大きな問題と小説のまま。成功の欠如は必ずしもまたは完全に、特に信頼性の高い、高スループット、市販の欠如人間の痛みの条件1,2をモデル化し、ない痛みの反射に基づく措置で非効率的な行動アッセイの使用が一因です。 、ラットおよびマウスの両方の生体内疼痛アセスメントアッセイした 。私たちは、オペラントベース痛覚アッセイのバージョンを使用して簡単に、ここで高いスループットを提示。この新たなシステムは、高温、低温、および機械3,4,5を含む様々な疼痛モダリティの検出に敏感であることが実証されている我々の以前のオペラント顔面疼痛アッセイに基づいている。これらの対策から、幅広い分野に鎮痛剤を含む6,3,4,5,7、研究されている、炎症、痛覚過敏、異痛などの疼痛及び条件<sカプサイシン、レシニフェラトキシン、メントール、及びicillin 8,10,5,11とTRPチャネルを経由して > 3,8まで、三叉神経痛9、および末梢侵害受容モジュレーション。痛み12とプラセボ効果13の不安誘発性の変調のような心理的な効果も、それが苦痛ではなく、単に痛覚の完全な経験を測定するために適切であるかもしれない示唆顔面オペラント試験で実証されている。
口腔顔面疼痛評価デバイス(OPAD)は齧歯類、補強報酬を受け取るか、またはしたがって、それは、セッション14,15中に感じる痛みの量を制御する嫌悪刺激をエスケープの間で選択することができます報酬/競合アッセイを使用しています。齧歯類は、第一の液体報酬を含有する食品ボトルへのアクセスを得るために、温度制御thermodesに自分の顔を押すように訓練されている。訓練の後、刺激温度を加熱または冷却し、再の違いすることができますsponding動物が知覚痛覚や鎮痛のレベルを示すことができます。 OPADはまた、ベースラインのテストと、単一のテストセッション内でホットとコールドの温度で痛みの評価を可能にする温度の急激な変化が可能です。ここでは、寒さ暑さによる痛みの変化を検出するOPADの能力を強調するシンプルなプロトコル、TRPV1アゴニストカプサイシン16を提示する。それは非組織損傷で、齧歯類モデル8の顔のアロディニアと痛覚過敏を誘導することが以前に実証されているとして、それがこのアッセイにはいくつかの利点を持っているので、カプサイシンは、熱増感剤として、以下で使用されています。私たちは、OPADソフトウェアは急速に、分析し、グラフを取得し、齧歯類行動データの統計的分析を実行する方法について説明します。デモンストレーションを行います
OPADシステムは、げっ歯類における疼痛知覚の変化を検出することができる使いやすい、ハイスループットアッセイである。このシステムのハイスループットな性質は、多くの動物が一人で一日で試験することができることを意味する。それは、単一のコンピュータ上で同時に実行される16箱まで使用できますので、これはOPADソフトウェアシステムに起因している。これは、セッション時間は、ステージごとに短い時間に設定されている場合、初期設定時間の後に、約48オペラント実行が(実行あたり18分の)時間、より一層行うことができることを意味する。これは動物の数百日の痛みのテストが可能になります。テストのこの量は、最も伝統的な痛みのアッセイと実用的ではないでしょう。
私たちの前の仕事と一致して、齧歯類の動作が痛いの条件下で変更されます。非有害期間中のげっ歯類は、典型的にはthermodesとの接触を維持する飲酒の長い発作を持っている。嫌悪45時の°Cまたは7°Cの条件、げっ歯類は、それらが長時間の接触を維持できないとして、はるかに短い発作を有する。したがってなめる/フェイス比(セッション内顔面接点の数で割ったなめの数が)痛みを変更します。 45°Cの温度で未処理のげっ歯類に対して治療が低いL / F比によって示されるようにカプサイシンは、痛みを加熱する感度を増加させた。鎮痛剤、非痛い条件3と同様のレベルにこの顔/なめる比を返すことができます。簡単に皮(カプサイシンクリームのアプリケーションのように)で生産されている痛みの条件がこのアッセイで痛みを検出する最も簡単な方法ですが、三叉神経痛のような多くの臨床的に関連の深い神経組織の痛みの動物モデルはまた、オペラント顔面アッセイ9日に動作を変更することができます。まとめると、これらのデータはOPADは熱とオペラントに加え寒い痛み、痛みのしきい値、およびカプサイシンのような有害化学物質の変化に敏感であるという証拠を支援しています疼痛および鎮痛6,3,8,17,10,5,12,18,11,9多数の他の状態を検出するための顔面疼痛アッセイの能力。
痛みの測定OPADのシステムは、反射ベースの対策よりも臨床的には、関連する意味のある、そして痛みを検出する人道的な方法である。フォン·フレイフィラメント19とテイルフリックアッセイ20と足の撤退のような痛覚のこれらの伝統的な措置は一世紀以上にわたって使用されますが、彼 らは唯一の実験招いた刺激に対する応答を測定しています。動物はほとんど制御を持っており、 "痛覚"は主に脊髄に局在している。人間のために、主観的な痛みの経験は、人々は、単に痛みの彼らの主観的なレベルを報告するよう求められますようにも重要です。オペラントベースの手順で自己報告彼らの痛みへの動物のための能力は、基本的な痛みの研究の1のために画期的なことです。 OPADと、動物はAPの間に応答するかどうかの選択肢を与えられているainful刺激かどうか。それはあまりにも苦痛である場合には、動物は単に報酬を達するため、痛みへの露出を制限するために彼らの試みを減らす。これは、動物が頻繁に彼らの動きが制限されているし、彼らがさらされる痛みを伴う刺激の量を制御することはできませんした多くの反射ベースの対策に比べてはるかに人道的かつストレスの少ないアッセイである。痛みから逃れることが必要で、すべての動物に固有のドライブであり、それは他の侵害アッセイ等にOPADは補償するのではなく、この動作が組み込まれています。オペラントタスクに離れて痛みの反射ベースの対策からの移動は、現場で、より一般的になりつつある。他のグループが他の痛み対策の見直しのために食事時間21,22,23と熱熱の痛みエスケープパラダイム24(調べるような非反射ベースの対策を使用していた我々は最初の基準を提案 1)。 OPADは、統一された尺度で、顔/リック比、WHにこれらの要素を組み合わせることができますICHは、食物摂取と痛い刺激から脱出する必要性を検討する。もう一つの利点は、このアッセイは、感度7,9を失うことなく、長期間(1-2ヶ月)にわたって痛みを測定することが可能であるということである。反射ベースのテスト上の利点があるため、このストレスの少ない、より人道的なアッセイはよく齧歯類における侵害受容行動の長期的変化を測定するようになっている。
オペラント痛みは、オピオイド投与量の効果と痛みのしきい値の面で反射ベースの対策と比較した場合、多くの場合、異なる結果を与える測定します。オピオイドの高用量は、通常、反射ベースの対策のために使用されていますが25いくつかの研究では、低用量はオペラントアッセイ26,27,28に応答が必要とされていることを示している。高い薬物用量はまた、オペラント対策を妨げる可能性が、これらはOPAD 6で検出されています。他の研究はまた、痛みを伴う刺激からの脱出のためのしきい値がオペラントversuために異なっていることを実証している彼らの脊髄反射の速度対痛みの動物の認識の間に大きな違いを示唆しているの反射ベース措置29,2,30。 OPADの利点は、齧歯類では、タスクを実行するかどうかを選択することができるということです、これは、齧歯類、エスケープや回避行動を表現することができます。この複雑な動作は、齧歯類が14,29,15,30を感じる痛覚の量を制御すること皮質決定を必要とします。エスケープと回避行動は反射に基づく措置を妨げることができますが、これらの痛みの行動はOPADの不可欠なコンポーネントです。痛みのしきい値とオペラントアッセイに必要なオピオイドの低用量の違いは、従来の反射ベースの対策よりも痛みや鎮痛に高い感度を示唆している。
OPADは、より直接的に、伝統的なアッセイよりも痛みを測定することができますが、いくつかの実験条件や薬は、このアッセイに悪影響を及ぼす可能性があり、ために制御する必要があります。改変食欲動機でsがこのアッセイでの動作を変更することができます。これは、報酬自体31の差によって、または報酬6の動機によって反映される可能性があります。ケアは、多くの薬剤が動機と干渉することができるような報酬のために動物の動機が一定であることを保証するために注意しなければなりません。例えば、モルヒネやその他のオピオイドの高用量は、オペラント顔面アッセイ6で応答が変更されます甘い、脂肪物質32のため過食症を引き起こす可能性があります。これはこのオペラントベースの報酬、紛争パラダイムは不安のフィールドや中毒など、使用のためのより広い意味を持っていることを示唆してませんが( つまり、与えられた痛みを伴う刺激の存在下でやりがいのある側面を変更)それは、痛みの間に食欲の変化をコントロールすることが重要であるセッションのテスト。モチベーションにおけるこれらの変化は、これらの臨床的に関連する低用量では表示されませんが、鎮痛効果はそのまま3のまま。 CONTする一つの方法これを可能に混乱させるためのROLは、与えられた薬の投与量は、ニュートラル(33-37℃)の温度で動作を増加させないようにすることです。中性温度で非薬物グループ対薬剤をテストする痛みのコンポーネントを追加する前に、最初のステップである必要があります。また、いくつかのベースラインセッションは、これらの問題を検出することができ、単一の行動セッション以内に制御することができるOPADを使用してテストセッション内で可能であることを考える。断食スケジュールがこのアッセイで動機を変えることができるように、これが一貫性を保つことが重要です。我々は一般的に一晩絶食を行うが、他のスケジュールが可能です。例えば、我々は、6時間の毎日の短い高速の前に(未発表の結果)で実験しました。これは、一日おきに、毎日のテストの代わりにすることができます。また、unfastedラットはまたアッセイ9日にうまく対応してきました。使用されているどのような断食のテクニック、それは動機の要因をコントロールするためのテスト全体での一貫性を保つため、主に重要です。
<p class=結論として "jove_content">、OPADは、伝統的な痛みアッセイよりも人間の状態にはるかに似たレベルで痛みを測定オペラントアッセイを使用して容易である。このシステムの主な機能は、ソフトウェア制御システムを用いて実験パラメータおよびプロトコル、データ収集および解析/アウトカム指標の統合である。これは、ハイスループットな方法で多数のアウトカム指標を収集し、分析するためにユーザ制御オプションとパラメータの富を提供するでしょう。これは、どちらのソフトウェア駆動も高スループットであり、一般的に使用される痛みのテストシステム( 例えば 、テールフリック、フォン·フレイフィラメント)を対比しています。ソフトウェア駆動システムは、研究を設計し、データを収集、分析する方法と、このアッセイの使用の増加は、将来的にはより多くの臨床的に並進可能になるように基本的な痛みの研究を可能にする方法を行動のための重要な進歩を提供する。このシステムは、アドバに大きな影響を与えると予想されるこれらのオペラント行動研究は、全体的な疼痛行動上の高次構造の影響を理解するために必要なリンクを提供することができるので、痛みに関連する今後の研究をncing。The authors have nothing to disclose.
薬物乱用の国民の協会、NIH助成5R44DA026220-03
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 |