Se presenta un sistema operante fácil de usar y de alto rendimiento para la evaluación de los comportamientos de dolor en roedores despierto, consciente. El Dispositivo de Evaluación del Dolor Orofacial (OPAD) puede evaluar el dolor a través de un paradigma de recompensa / conflicto proporcionando así una forma más humana de las pruebas. Este protocolo dará más datos clínicos relevantes y de la traducción de los roedores.
Se presenta un sistema operante para la detección de dolor en despiertos, roedores conscientes. El dispositivo Evaluación del dolor orofacial (EAOP) evalúa los comportamientos de dolor de una manera más clínicamente relevante al no depender de las medidas de reflejo de base de la nocicepción. Comida ayunó, roedores sin pelo (o rebajado) se colocan en una cámara de plexiglás que tiene dos termodos Peltier basados en que pueden ser programadas a cualquier temperatura entre 7 ° C y 60 ° C. El roedor está capacitado para hacer contacto con estos con el fin de acceder a una botella de recompensa. Durante una sesión, una serie de resultados de dolor de comportamiento se graba y se guarda automáticamente. Estas medidas incluyen el número de activaciones de botellas de recompensa (lame) y los estímulos faciales de contacto (contactos cara), pero las medidas de encargo como el lamer / relación de la cara (número total de lame por sesión / número total de contactos), también se puede crear. La temperatura estímulo puede ser ajustado a una temperatura única o múltiples temperaturas dentro de una sesión. La OPADes un alto rendimiento, fácil de usar ensayo operante lo que conducirá a una mejor traducción de la investigación del dolor en el futuro, ya que incluye la entrada cortical en lugar de confiar en la columna vertebral ensayos nociceptivo reflejo de base.
Crónica, el dolor no controlado sigue siendo un importante problema de salud pública y la novela tratamientos analgésicos no suelen traducir del laboratorio al paciente. Esta falta de éxito se debe en parte a la utilización de ensayos de comportamiento ineficientes en medidas basadas en reflejos de dolor que no necesariamente o completamente modelar la condición de dolor humano 1,2, y específicamente, la falta de un sistema fiable, de alto rendimiento, comercialmente disponibles , ensayo de evaluación del dolor in vivo, tanto para ratas y ratones, en. Presentamos aquí un alto rendimiento, fácil de usar la versión de nuestro ensayo basado en la nocicepción operante. Este nuevo sistema se basa en nuestra anterior operante ensayo de dolor orofacial que se ha demostrado ser sensible a la detección de diferentes modalidades de dolor, como el calor, el frío, y mecánica 3,4,5. A partir de estas medidas, se ha estudiado una amplia variedad de campos, incluyendo analgésicos 6,3,4,5,7, condiciones de dolor como la inflamación, hiperalgesia y alodinia <shasta> 3,8, la neuralgia del trigémino 9, y periférico nociceptivo modulación a través de los canales TRP con la capsaicina, resiniferatoxina, mentol, y icillin 8,10,5,11. Los efectos psicológicos como modulación del dolor 12 y el efecto placebo 13 ansiedad inducida también se han demostrado con pruebas operante orofacial lo que sugiere que puede ser apropiado para la medición de la experiencia completa de dolor y no simplemente la nocicepción.
El dispositivo Evaluación del dolor orofacial (EAOP) utiliza un ensayo de recompensa / conflicto que permite un roedor para elegir entre la recepción de una recompensa de refuerzo o escapar de un estímulo aversivo controlando de este modo la cantidad de dolor que se siente durante una sesión de 14,15. Los roedores son entrenados primero para presionar por sus rostros en termodos temperatura controlada con el fin de tener acceso a una botella de alimentos que contienen una recompensa líquido. Después de la formación, la temperatura de estímulo puede ser calentado o enfriado y diferencias en recorrespondiente puede indicar el nivel de la nocicepción o analgesia percibe el animal. La OPAD también es capaz de cambios bruscos de temperatura que permite pruebas de referencia y la evaluación del dolor a temperaturas frías y calientes en una sola sesión de evaluación. Aquí se presenta un protocolo simple que destaca la capacidad de la OPAD para detectar cambios en el dolor causado por el calor, el frío y el TRPV1 agonista capsaicina 16. La capsaicina se utiliza a continuación como agente sensibilizante térmica, ya que tiene varios beneficios para este ensayo, ya que es perjudicial no-tejido y se ha demostrado previamente para inducir la alodinia facial y la hiperalgesia en modelos de roedores 8. Vamos a demostrar cómo el software OPAD puede obtener rápidamente, analizar, graficar y realizar análisis estadísticos sobre los datos de comportamiento de roedores.
El sistema OPAD es una herramienta fácil de usar, ensayo de alto rendimiento capaz de detectar cambios en la percepción del dolor en roedores. La naturaleza de alto rendimiento de este sistema significa que numerosos animales pueden ser probados en un solo día por una sola persona. Esto se debe a que el sistema de software OPAD ya que permite un máximo de 16 cajas que se ejecutan simultáneamente en un solo equipo. Esto significa que después de que el tiempo de configuración inicial, aproximadamente 48 carreras operantes (en 18 min por ciclo) pueden llevarse a cabo de una hora, aún más si el tiempo de la sesión se establece en menos tiempo por etapa. Esto permite que para las pruebas de dolor en cientos de animales un día. Esta cantidad de pruebas no sería práctico con los ensayos de dolor más tradicionales.
De acuerdo con nuestro trabajo anterior, el comportamiento de roedores se altera en condiciones dolorosas. Durante los períodos no nocivos roedores suelen tener largos períodos de consumo en el que mantener el contacto con los termodos. Durante aversivo 45 ° C o 7 ° C condiciones, laroedores tienen episodios mucho más cortos, ya que no pueden mantener contacto durante largos períodos de tiempo. Por lo tanto el lamer / relación de cara (número de lame dividido por el número de contactos faciales dentro de una sesión) altera con el dolor. La capsaicina aumenta la sensibilidad para calentar el dolor como lo demuestra una relación L / F más baja en los roedores tratados frente a no tratados en la 45 ° C de temperatura. Los analgésicos pueden regresar esta relación lamer / frente a niveles similares a condiciones no dolorosas 3. A pesar de las condiciones de dolor que se producen fácilmente en la piel (como la aplicación de la crema de capsaicina) son los métodos más sencillos de detectar el dolor en este ensayo, los modelos animales de dolor profundo tejido neural más clínicamente relevante, como la neuralgia del trigémino también pueden alterar el comportamiento en ensayos orofaciales operantes 9 . En conjunto, estos datos apoyan la evidencia de que OPAD es sensible a las alteraciones en calor y dolor frío, los umbrales de dolor, y los agentes químicos nocivos como la capsaicina, además de la operantecapacidad dolor orofacial de ensayo para detectar numerosas otras condiciones de dolor y analgesia 6,3,8,17,10,5,12,18,11,9.
El sistema del OPAD del dolor de medida es un método clínicamente más relevante, significativa y humana de detectar el dolor de las medidas de reflejo de base. Estas medidas tradicionales de la nocicepción, como la retirada de la pata con los filamentos de von Frey 19 y el ensayo de retirada de la cola 20 se han utilizado durante más de un siglo, pero sólo medir la respuesta a un estímulo experimentador-infligida. El animal tiene poco control y la "nocicepción" se localiza principalmente a la médula espinal. Para los seres humanos, la experiencia subjetiva del dolor también es importante ya que las personas se les pide simplemente para informar de sus niveles subjetivas de dolor. La capacidad de los animales a la libre reportar su dolor en los procedimientos basados en operante sería un gran avance para la investigación del dolor básica 1. Con el OPAD, los animales se les da la opción de si para responder durante apainful estímulo o no. Si es demasiado doloroso, animales simplemente reducir sus intentos de llegar a la recompensa y así limitar su exposición al dolor. Se trata de un ensayo mucho más humano y menos estresante en comparación con muchas de las medidas reflejo de base en el que los animales suelen restringir sus movimientos y no tienen ningún control sobre la cantidad de estímulos dolorosos a los que están expuestos. La necesidad de escapar del dolor es una unidad inherente a todos los animales y la OPAD incorpora este comportamiento en lugar de compensar por ella como otros ensayos nociceptivo. El movimiento de alejamiento de las medidas de reflejo sobre el dolor en tareas operantes se está volviendo más común en el campo. Otros grupos han utilizado medidas no-reflex de base como el examen de duración comida 21,22,23 y térmicas dolor calor paradigmas de escape 24 (Para una revisión de otras medidas de dolor le sugerimos nuestra primera referencia 1). La OPAD es capaz de combinar elementos de estos en una medida unificada, la relación Lick / cara, quich examina la ingesta de alimentos y la necesidad de escapar de los estímulos dolorosos. Otra ventaja es que este ensayo es capaz de medir el dolor durante largos períodos de tiempo (1-2 meses) sin perder sensibilidad 7,9. Debido a sus ventajas con respecto a las pruebas de reflejos basado en este ensayo sea menos estresante y más humano se adapta bien a la medición de los cambios a largo plazo en el comportamiento nociceptivo en roedores.
Mide el dolor operante a menudo dan resultados diferentes en comparación con las medidas de reflejo de base en materia de efectos de las dosis de opioides y los umbrales de dolor. Mientras que las altas dosis de opioides se utilizan típicamente para medidas reflejo basadas en 25 varios estudios indican que se necesitan dosis más bajas para las respuestas en ensayos operantes 26,27,28. Las dosis altas de drogas también podrían interferir con las medidas operantes pero son detectables con la OPAD 6. Otros estudios también han demostrado que los umbrales para escapar de un estímulo doloroso son diferentes para operante versus medidas reflex basados 29,2,30 sugieren una gran diferencia entre la percepción de un animal de dolor en comparación con la velocidad de sus reflejos espinales. A beneficio de la OPAD es que el roedor puede elegir si desea o no realizar la tarea, esto permite que el roedor para expresar escape o comportamiento de evitación. Este comportamiento complejo requiere hacer para controlar la cantidad de la nocicepción el roedor se siente 14,29,15,30 decisión cortical. Mientras que las conductas de escape y evitación pueden interferir con las medidas basadas en reflejos estas conductas de dolor son un componente integral de la OPAD. Las diferencias en los umbrales de dolor y las dosis más bajas de opioides necesarios para los ensayos de operantes sugieren una mayor sensibilidad al dolor y analgesia que refleja las medidas tradicionales basados en.
Aunque el OPAD puede medir el dolor más directamente que los ensayos tradicionales, varias condiciones experimentales y medicamentos podría tener un efecto adverso en este ensayo y debe ser controlada para. Modificacións en la motivación apetitiva pueden alterar el comportamiento de este ensayo. Esto podría ser reflejada por una diferencia en la propia 31 recompensa o por la motivación para la recompensa 6. Se debe tener cuidado para asegurar que la motivación de los animales para la recompensa es constante como muchos fármacos pueden interferir con la motivación. Por ejemplo, altas dosis de morfina y otros opioides pueden causar hiperfagia para sustancias grasas, dulces 32 que alterarán de responder en el ensayo operante orofacial 6. Si bien esto sugiere que este operante paradigma basado en la recompensa de un conflicto tiene implicaciones más amplias en las que figure el campo de la ansiedad y la adicción (es decir, cambiar los aspectos gratificantes de la presencia de un estímulo doloroso dado) es importante para el control de las alteraciones apetito durante el dolor sesiones de prueba. Estas alteraciones en la motivación no aparecen en estas dosis más bajas clínicamente relevantes pero los efectos analgésicos se mantienen intactos 3. Una forma de control para este posible confundir es para asegurar la dosis de la droga dada no aumenta el comportamiento a una temperatura neutra (33-37 ° C). Prueba de un fármaco frente a un grupo sin fines de drogas a una temperatura de punto muerto debe ser el primer paso antes de agregar un componente de dolor. Además, dado que varias sesiones de línea de base son posibles dentro de una sesión de prueba utilizando el OPAD estas cuestiones pueden ser detectados y se pueden controlar por dentro de una única sesión de comportamiento. A medida que el programa de ayuno puede alterar la motivación en este ensayo es importante para mantener esta constante. Por lo general hacemos una noche de ayuno, pero otros horarios son posibles. Por ejemplo, se ha experimentado con un corto ayuno diario de 6 horas antes (resultados no publicados). Esto permite probar al día en lugar de cada dos días. Además, las ratas unfasted también han respondido bien en el ensayo 9. Lo técnicas de ayuno se utiliza es principalmente importante mantenerlo constante a través de las pruebas para el control de los factores de motivación.
<p class=> "Jove_content" En conclusión, la OPAD es una herramienta fácil de usar ensayo operante que mide el dolor a un nivel mucho más similar a la condición humana que los ensayos de dolor tradicionales. La característica clave de este sistema es la integración de los parámetros experimentales y protocolos, adquisición de datos y análisis / medidas de resultado utilizando un sistema controlado por software. Esto proporcionará una gran cantidad de opciones controladas por el usuario y los parámetros para recopilar y analizar numerosas medidas de resultado en una forma de alto rendimiento. Esto contrasta con los sistemas de pruebas de dolor comúnmente utilizados (por ejemplo, retirada de la cola, filamentos de von Frey) que no son ni por software ni de alto rendimiento. El sistema basado en software proporciona un avance significativo de cómo están diseñados los estudios de comportamiento y la forma en que se recogen los datos y se analizaron y un aumento en el uso de este ensayo permitirá la investigación básica dolor para ser más clínicamente traducible en el futuro. Se espera que este sistema tenga un impacto significativo en Advancing futuras investigaciones relacionadas con el dolor, porque estos estudios conductuales operantes pueden proporcionar el vínculo necesario para la comprensión de la influencia de las estructuras de orden superior en el comportamiento global del dolor.The authors have nothing to disclose.
Instituto Nacional sobre el Abuso de Drogas, NIH 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 |