فحص ميكانيكي لتجنب الصراع لقياس سلوك الألم في الفئران
Summary
يستخدم الفحص الميكانيكي لتجنب الصراع كقراءة غير انعكاسية لحساسية الألم لدى الفئران والتي يمكن استخدامها لفهم الاستجابات العاطفية التحفيزية بشكل أفضل في مجموعة متنوعة من نماذج آلام الفئران.
Abstract
يتكون الألم من أبعاد حسية (مسببة للألم) وعاطفية (غير سارة). في النماذج قبل السريرية ، تم تقييم الألم تقليديا باستخدام اختبارات انعكاسية تسمح بالاستدلالات المتعلقة بالمكون المسبب للألم ولكنها توفر القليل من المعلومات حول المكون العاطفي أو التحفيزي للألم. وبالتالي فإن تطوير الاختبارات التي تلتقط مكونات الألم هذه مهم من الناحية الترجمية. وبالتالي ، يحتاج الباحثون إلى استخدام الفحوصات السلوكية غير الانعكاسية لدراسة إدراك الألم على هذا المستوى. تجنب الصراع الميكانيكي (MCA) هو اختبار سلوك طوعي غير انعكاسي راسخ ، لدراسة الاستجابات التحفيزية لحافز ميكانيكي ضار في نموذج من 3 غرف. يستخدم التغيير في تفضيل موقع الفأر ، عندما يواجه محفزات ضارة منافسة ، لاستنتاج عدم الرضا المتصور للضوء الساطع مقابل التحفيز اللمسي للمخالب. يحدد هذا البروتوكول نسخة معدلة من فحص MCA الذي يمكن للباحثين استخدامه لفهم الاستجابات العاطفية التحفيزية في مجموعة متنوعة من نماذج آلام الفئران. على الرغم من عدم وصفها على وجه التحديد هنا ، إلا أن بيانات MCA الخاصة بنا تستخدم مساعد فرويند الكامل داخل الأخمص (CFA) ، وإصابة الأعصاب المنقذة (SNI) ، ونموذج الكسر / الصب كنماذج ألم لتوضيح إجراء MCA.
Introduction
الألم هو تجربة معقدة مع المكونات الحسية والعاطفية. يعد انخفاض عتبة إدراك الألم وفرط الحساسية للمحفزات الحرارية و / أو الميكانيكية من السمات الرئيسية لهذه التجربة ، والتي يمكن أن تلتقطها اختبارات سلوك الألم التي يستحدثها التحفيز (مثل اختبار هارجريفز للحساسية الحرارية واختبار فون فراي للحساسية الميكانيكية) 1،2. على الرغم من أن مثل هذه الاختبارات تعطي نتائج قوية وقابلة للتكرار ، إلا أنها محدودة بسبب اعتمادها على الانسحاب الانعكاسي من الحافز الضار المتصور. وقد أثار هذا تساؤلات حول الاعتماد المستمر لأبحاث الألم على هذه الاختبارات وحدها. تحقيقا لهذه الغاية ، كان باحثو الألم لعدة سنوات يستكشفون اختبارات سلوكية بديلة / تكميلية لاستخدامها في نماذج آلام القوارض في محاولة لالتقاط المزيد من المكونات العاطفية و / أو التحفيزية للألم. يتم تنفيذ هذه التدابير غير المستحضرة أو الطوعية أو غير الانعكاسية (على سبيل المثال ، تشغيل العجلات ، ونشاط الحفر ، وتفضيل المكان المشروط3،4،5) في محاولة لتحسين قابلية ترجمة أبحاث الألم قبل السريرية.
تم وصف اختبار تجنب الصراع الميكانيكي (MCA) في الأصل من قبل Harte et al. في عام 20166 ، ويستخدم في الغالب في الفئران 7,8 ، ويمثل تعديلا لنهج سابق – نموذج الهروب وتجنب المكان. في هذا النهج ، يتم إجراء حافز ضار للمخلب الخلفي في غرفة مرغوب فيها (مظلمة) لدفع السلوك الهادف للحيوان للهروب / تجنب مثل هذا التحفيز 9,10. بدلا من الاعتماد على التحفيز اليدوي الضار للمخلب الخلفي من قبل مراقب ، فإن فحص MCA يجبر الفئران على التفاوض على حافز ضار محتمل للهروب من بيئة مترددة والوصول إلى الغرفة المظلمة. ينشأ الصراع / التجنب الذي يعطي الفحص اسمه من هذين الدوافع المتنافسة: الهروب من المناطق المضاءة بشكل ساطع وتجنب التحفيز الضار للمخالب. يشارك فحص MCA أيضا ميزات مع اختبار تفضيل المكان المشروط ، حيث يؤدي اقتران تخفيف الألم بالإشارات البيئية إلى تغييرات في السلوك تعكس تفضيلا للسياق المخفف للألم / المجزي11.
بشكل أساسي ، تشترك جميع هذه الفحوصات في نهج مماثل: استخدام تحول في تفضيل لبيئة مترددة على أخرى كمؤشر على حالته العاطفية / التحفيزية. فحص MCA هو نموذج من 3 غرف يتكون من غرفة مضاءة بشكل ساطع تليها غرفة وسطى مظلمة مع مجسات ارتفاع قابلة للتعديل وغرفة ثالثة مظلمة دون أي محفزات مترددة. عادة ما يكون الدافع وراء الفأر غير المصاب هو الهروب إلى غرفة مظلمة ، نظرا للنفور الفطري للقوارض من الضوء الساطع12. في هذا المثال ، يتغلب الدافع الطبيعي للهروب من بيئة مضاءة بشكل ساطع على عدم الرغبة في مواجهة تحفيز المخلب الخلفي (مجسات الارتفاع القابلة للتعديل) ، والذي يحدث حصريا في البيئة المظلمة. في المقابل ، قد يختار الفأر الذي يعاني من الألم (بسبب الالتهاب أو الاعتلال العصبي ، على سبيل المثال) قضاء المزيد من الوقت في البيئة المضاءة بشكل ساطع ، حيث يوجد دافع لتجنب التجربة اللمسية غير السارة للمجسات الميكانيكية في إعداد فرط الحساسية اللمسية المستمر.
توضح هذه المقالة نسخة معدلة من فحص MCA. لقد قمنا بتكييف الطريقة الأصلية (التي تم إجراؤها في الفئران6) لاستخدامها في الفئران. كما قمنا بتخفيض عدد ارتفاعات المسبار التي تم اختبارها من ستة إلى ثلاثة (0 و 2 و 5 مم فوق ارتفاع الأرض) من أجل تبسيط الحصول على البيانات. تم اختبار هذا النهج عبر نماذج الألم المتعددة ، وتم التحقق من صحته باستخدام المسكنات المعروفة ، مما يشير إلى أن فرط الحساسية للألم و / أو التغيرات العاطفية والتحفيزية المرتبطة به هي التي تقود هذه التغييرات في السلوك. هذا النهج سريع نسبيا في السلوك وقابل للتكيف عند مقارنته بالتدابير غير الانعكاسية الأخرى ، والتي يمكن أن تستغرق عدة أيام من التعود والتدريب 1,2. بالتنسيق مع مقاييس الألم الأخرى ، يمكن أن تولد MCA رؤى قيمة في الجوانب العاطفية والتحفيزية للألم.
Protocol
Representative Results
Discussion
كما هو الحال مع جميع الاختبارات السلوكية ، فإن التعامل السليم والعشوائية والعمى عن علاج الحيوانات أمر ضروري طوال الوقت. بالنظر إلى المدخلات متعددة العوامل في السلوكيات المعقدة وصنع القرار ، من الضروري التعامل مع الحيوانات وتعويدها واختبارها بأكبر قدر ممكن من الاتساق مع تقليل الضيق. يجب ?…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
يتم دعم جنرال موتورز من قبل زمالة الدراسات العليا NDSEG. يتم دعم VLT من قبل #GM137906 منحة NIGMS NIGMS ومؤسسة ريتا ألين. يتم دعم AJS من خلال منح وزارة الدفاع W81XWH-20-1-0277 و W81XWH-21-1-0197 ومؤسسة ريتا ألين. نحن ممتنون للدكتور أليكساي كرافيتز في كلية الطب بجامعة واشنطن لتصميم وإتاحة ملفات الطابعة ثلاثية الأبعاد مجانا لأرضية الغرفة 2 ولوحة التحقيق.
Materials
| 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. |
Referencias
- Hargreaves, K., Dubner, R., Brown, F., Flores, C., Joris, J. A new and sensitive method for measuring thermal nociception in cutaneous hyperalgesia. Pain. 32 (1), 77-88 (1988).
- Chaplan, S. R., Bach, F. W., Pogrel, J. W., Chung, J. M., Yaksh, T. L. Quantitative assessment of tactile allodynia in the rat paw. Journal of Neuroscience Methods. 53 (1), 55-63 (1994).
- Sheahan, T. D., et al. Inflammation and nerve injury minimally affect mouse voluntary behaviors proposed as indicators of pain. Neurobiology of Pain. 2, 1-12 (2017).
- Wodarski, R., et al. Cross-centre replication of suppressed burrowing behaviour as an ethologically relevant pain outcome measure in the rat: a prospective multicentre study. Pain. 157 (10), 2350-2365 (2016).
- King, T., et al. Unmasking the tonic-aversive state in neuropathic pain. Nature Neuroscience. 12 (11), 1364-1366 (2009).
- Harte, S. E., Meyers, J. B., Donahue, R. R., Taylor, B. K., Morrow, T. J. Mechanical Conflict System: A Novel Operant Method for the Assessment of Nociceptive Behavior. PLoS One. 11 (2), 0150164 (2016).
- Pahng, A. R., Edwards, S. Measuring Pain Avoidance-Like Behavior in Drug-Dependent Rats. Current Protocols in Neuroscience. 85 (1), 53 (2018).
- Odem, M. A., et al. Sham surgeries for central and peripheral neural injuries persistently enhance pain-avoidance behavior as revealed by an operant conflict test. Pain. 160 (11), 2440-2455 (2019).
- LaBuda, C. J., Fuchs, P. N. A behavioral test paradigm to measure the aversive quality of inflammatory and neuropathic pain in rats. Experimental Neurology. 163 (2), 490-494 (2000).
- LaBuda, C. J., Fuchs, P. N. Morphine and gabapentin decrease mechanical hyperalgesia and escape/avoidance behavior in a rat model of neuropathic pain. Neuroscience Letters. 290 (2), 137-140 (2000).
- Vichaya, E. G., et al. Motivational changes that develop in a mouse model of inflammation-induced depression are independent of indoleamine 2,3 dioxygenase. Neuropsychopharmacology. 44 (2), 364-371 (2019).
- Hascoët, M., Bourin, M., Nic Dhonnchadha, B. A. The mouse light-dark paradigm: a review. Progress in Neuropsychopharmacology & Biological Psychiatry. 25 (1), 141-166 (2001).
- Shepherd, A. J., Mohapatra, D. P. Pharmacological validation of voluntary gait and mechanical sensitivity assays associated with inflammatory and neuropathic pain in mice. Neuropharmacology. 130, 18-29 (2018).
- Huck, N. A., et al. Temporal Contribution of Myeloid-Lineage TLR4 to the Transition to Chronic Pain: A Focus on Sex Differences. Journal of Neuroscience. 41 (19), 4349-4365 (2021).
- Pitzer, C., La Porta, C., Treede, R. D., Tappe-Theodor, A. Inflammatory and neuropathic pain conditions do not primarily evoke anxiety-like behaviours in C57BL/6 mice. European Journal of Pain. 23 (2), 285-306 (2019).
- Sieberg, C. B., et al. Neuropathic pain drives anxiety behavior in mice, results consistent with anxiety levels in diabetic neuropathy patients. Pain Reports. 3 (3), 651 (2018).
- Meuwissen, K. P. V., van Beek, M., Joosten, E. A. J. Burst and Tonic Spinal Cord Stimulation in the Mechanical Conflict-Avoidance System: Cognitive-Motivational Aspects. Neuromodulation. 23 (5), 605-612 (2020).
