Name: back mechanical sensitivity assessment in the rat for mechanistic investigation of chronic back pain
Uploaded: 2022-08-30T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Back Mechanical Sensitivity Assessment in the Rat for Mechanistic Investigation of Chronic Back Pain at JoVE.com

Diese Arbeit wurde durch ein Stipendium der Fondation Chiropratique du Québec und des Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada unterstützt (MP: Grant #06659). Der Beitrag von HK wurde von der Université du Québec à Trois-Rivières (PAIR-Programm) unterstützt. Der Beitrag von BP wurde vom Fonds de recherche du Québec en Santé (FRQS) und der Fondation Chiropratique du Québec unterstützt. Der Beitrag von TP wurde vom Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada unterstützt. Der Beitrag von NE und EK wurde von der Fondation Chiropratique du Québec unterstützt. Der Beitrag von MP wurde von der FRQS unterstützt.

Das Versuchsprotokoll wurde vom Tierpflegeausschuss der Université du Québec à Trois-Rivières genehmigt und entsprach den Richtlinien des Canadian Council on Animal Care und den Richtlinien des Ausschusses für Forschung und ethische Fragen der International Association for the Study of Pain (IASP). In der vorliegenden Studie wurden sechs männliche Wistar-Ratten (Körpergewicht: 320-450 g; Alter: 18-22 Wochen) verwendet. Die Tiere stammen aus einer kommerziellen Quelle (siehe Materialtabelle). Die D...

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	<li>Hartvigsen, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=What+low+back+pain+is+and+why+we+need+to+pay+attention.">What low back pain is and why we need to pay attention.</a> Lancet. 391 (10137), 2356-2367 (2018).</li><li>Manchikanti, L., Singh, V., Falco, F. J., Benyamin, R. M., Hirsch, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Epidemiology+of+low+back+pain+in+adults.">Epidemiology of low back pain in adults.</a> Neuromodulation. 17, 3-10 (2014).</li><li>Urits, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Low+back+pain,+a+comprehensive+review:+Pathophysiology,+diagnosis,+and+treatment.">Low back pain, a comprehensive review: Pathophysiology, diagnosis, and treatment.</a> Current Pain and Headache Reports. 23 (3), 23 (2019).</li><li>James, S. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Global,+regional,+and+national+incidence,+prevalence,+and+years+lived+with+disability+for+354+diseases+and+injuries+for+195+countries+and+territories,+1990-2017:+a+systematic+analysis+for+the+Global+Burden+of+Disease+Study+2017.">Global, regional, and national incidence, prevalence, and years lived with disability for 354 diseases and injuries for 195 countries and territories, 1990-2017: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2017.</a> Lancet. 392 (10159), 1789-1858 (2018).</li><li>Hoy, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+systematic+review+of+the+global+prevalence+of+low+back+pain.">A systematic review of the global prevalence of low back pain.</a> Arthritis &amp; Rheumatology. 64 (6), 2028-2037 (2012).</li><li>Shi, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Animal+models+for+studying+the+etiology+and+treatment+of+low+back+pain.">Animal models for studying the etiology and treatment of low back pain.</a> Journal of Orthopaedic Research. 36 (5), 1305-1312 (2018).</li><li>Olmarker, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Puncture+of+a+lumbar+intervertebral+disc+induces+changes+in+spontaneous+pain+behavior:+An+experimental+study+in+rats.">Puncture of a lumbar intervertebral disc induces changes in spontaneous pain behavior: An experimental study in rats.</a> Spine. 33 (8), 850-855 (2008).</li><li>Deuis, J. R., Dvorakova, L. S., Vetter, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Methods+used+to+evaluate+pain+behaviors+in+rodents.">Methods used to evaluate pain behaviors in rodents.</a> Frontiers in Molecular Neuroscience. 10, 284 (2017).</li><li>Kawakami, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pathomechanism+of+pain-related+behavior+produced+by+allografts+of+intervertebral+disc+in+the+rat.">Pathomechanism of pain-related behavior produced by allografts of intervertebral disc in the rat.</a> Spine. 21 (18), 2101-2107 (1996).</li><li>Hu, S. -. J., Xing, J. -. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+experimental+model+for+chronic+compression+of+dorsal+root+ganglion+produced+by+intervertebral+foramen+stenosis+in+the+rat.">An experimental model for chronic compression of dorsal root ganglion produced by intervertebral foramen stenosis in the rat.</a> Pain. 77 (1), 15-23 (1998).</li><li>Xie, W. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Robust+increase+of+cutaneous+sensitivity,+cytokine+production+and+sympathetic+sprouting+in+rats+with+localized+inflammatory+irritation+of+the+spinal+ganglia.">Robust increase of cutaneous sensitivity, cytokine production and sympathetic sprouting in rats with localized inflammatory irritation of the spinal ganglia.</a> Neuroscience. 142 (3), 809-822 (2006).</li><li>Arthritis and Rheumatism. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+a+new+animal+model+for+evaluation+and+treatment+of+back+pain+due+to+lumbar+facet+joint+osteoarthritis.">Characterization of a new animal model for evaluation and treatment of back pain due to lumbar facet joint osteoarthritis.</a> Arthritis and Rheumatism. 63 (10), 2966-2973 (2011).</li><li>Kobayashi, Y., Sekiguchi, M., Konno, S. -. I., Kikuchi, S. -. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Increased+intramuscular+pressure+in+lumbar+paraspinal+muscles+and+low+back+pain:+Model+development+and+expression+of+substance+P+in+the+dorsal+root+ganglion.">Increased intramuscular pressure in lumbar paraspinal muscles and low back pain: Model development and expression of substance P in the dorsal root ganglion.</a> Spine. 35 (15), 1423-1428 (2010).</li><li>Touj, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sympathetic+regulation+and+anterior+cingulate+cortex+volume+are+altered+in+a+rat+model+of+chronic+back+pain.">Sympathetic regulation and anterior cingulate cortex volume are altered in a rat model of chronic back pain.</a> Neuroscience. 352, 9-18 (2017).</li><li>Chaplan, S. R., Bach, F. W., Pogrel, J. W., Chung, J. M., Yaksh, T. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+assessment+of+tactile+allodynia+in+the+rat+paw.">Quantitative assessment of tactile allodynia in the rat paw.</a> Journal of Neuroscience Methods. 53 (1), 55-63 (1994).</li><li>Deuis, J. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analgesic+effects+of+clinically+used+compounds+in+novel+mouse+models+of+polyneuropathy+induced+by+oxaliplatin+and+cisplatin.">Analgesic effects of clinically used compounds in novel mouse models of polyneuropathy induced by oxaliplatin and cisplatin.</a> Neuro-Oncology. 16 (10), 1324-1332 (2014).</li><li>Randall, L. O., Selitto, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+method+for+measurement+of+analgesic+activity+on+inflamed+tissue.">A method for measurement of analgesic activity on inflamed tissue.</a> Archives Internationales de Pharmacodynamie et de Therapie. 111 (4), 409-419 (1957).</li><li>D'Amour, F. E., Smith, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+method+for+determining+loss+of+pain+sensation.">A method for determining loss of pain sensation.</a> Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics. 72 (1), 74-79 (1941).</li><li>Woolfe, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+evaluation+of+the+analgesic+actions+of+pethidine+hydrochlodide+(Demerol).">The evaluation of the analgesic actions of pethidine hydrochlodide (Demerol).</a> Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics. 80 (3), 300-307 (1944).</li><li>Hargreaves, K., Dubner, R., Brown, F., Flores, C., Joris, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+and+sensitive+method+for+measuring+thermal+nociception+in+cutaneous+hyperalgesia.">A new and sensitive method for measuring thermal nociception in cutaneous hyperalgesia.</a> Pain. 32 (1), 77-88 (1988).</li><li>Deuis, J. R., Vetter, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+thermal+probe+test:+A+novel+behavioral+assay+to+quantify+thermal+paw+withdrawal+thresholds+in+mice.">The thermal probe test: A novel behavioral assay to quantify thermal paw withdrawal thresholds in mice.</a> Temperature. 3 (2), 199-207 (2016).</li><li>Allchorne, A. J., Broom, D. C., Woolf, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Detection+of+cold+pain,+cold+allodynia+and+cold+hyperalgesia+in+freely+behaving+rats.">Detection of cold pain, cold allodynia and cold hyperalgesia in freely behaving rats.</a> Molecular Pain. 1, 36 (2005).</li><li>Carlton, S. M., Lekan, H. A., Kim, S. H., Chung, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Behavioral+manifestations+of+an+experimental+model+for+peripheral+neuropathy+produced+by+spinal+nerve+ligation+in+the+primate.">Behavioral manifestations of an experimental model for peripheral neuropathy produced by spinal nerve ligation in the primate.</a> Pain. 56 (2), 155-166 (1994).</li><li>Brenner, D. S., Golden, J. P., Gereau, R. W. I. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+behavioral+assay+for+measuring+cold+sensation+in+mice.">A novel behavioral assay for measuring cold sensation in mice.</a> PLoS One. 7 (6), 39765 (2012).</li><li>Moqrich, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impaired+thermosensation+in+mice+lacking+TRPV3,+a+heat+and+camphor+sensor+in+the+skin.">Impaired thermosensation in mice lacking TRPV3, a heat and camphor sensor in the skin.</a> Science. 307 (5714), 1468-1472 (2005).</li><li>Langford, D. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coding+of+facial+expressions+of+pain+in+the+laboratory+mouse.">Coding of facial expressions of pain in the laboratory mouse.</a> Nature Methods. 7 (6), 447-449 (2010).</li><li>Deacon, R. M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Burrowing+in+rodents:+a+sensitive+method+for+detecting+behavioral+dysfunction.">Burrowing in rodents: a sensitive method for detecting behavioral dysfunction.</a> Nature Protocols. 1 (1), 118-121 (2006).</li><li>Griffioen, M. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+dynamic+weight+bearing+for+measuring+nonevoked+inflammatory+hyperalgesia+in+mice.">Evaluation of dynamic weight bearing for measuring nonevoked inflammatory hyperalgesia in mice.</a> Nursing Research. 64 (2), 81-87 (2015).</li><li>Brodkin, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Validation+and+implementation+of+a+novel+high-throughput+behavioral+phenotyping+instrument+for+mice.">Validation and implementation of a novel high-throughput behavioral phenotyping instrument for mice.</a> Journal of Neuroscience Methods. 224, 48-57 (2014).</li><li>Paquette, T., Eskandari, N., Leblond, H., Pich&#233;, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spinal+neurovascular+coupling+is+preserved+despite+time+dependent+alterations+of+spinal+cord+blood+flow+responses+in+a+rat+model+of+chronic+back+pain:+implications+for+functional+spinal+cord+imaging.">Spinal neurovascular coupling is preserved despite time dependent alterations of spinal cord blood flow responses in a rat model of chronic back pain: implications for functional spinal cord imaging.</a> Pain. , (2022).</li><li>Tokunaga, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Attenuation+of+widespread+hypersensitivity+to+noxious+mechanical+stimuli+by+inhibition+of+GABAergic+neurons+of+the+right+amygdala+in+a+rat+model+of+chronic+back+pain.">Attenuation of widespread hypersensitivity to noxious mechanical stimuli by inhibition of GABAergic neurons of the right amygdala in a rat model of chronic back pain.</a> European Journal of Pain. 26 (4), 911-928 (2022).</li><li>Dixon, W. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Efficient+analysis+of+experimental+observations.">Efficient analysis of experimental observations.</a> Annual Review of Pharmacology and Toxicology. 20, 441-462 (1980).</li></ol>

Kritische Schritte Der BMS-Test ist eine einfache Methode zur Beurteilung der mechanischen Empfindlichkeit im Rücken von Ratten, entweder zu einem bestimmten Zeitpunkt oder wiederholt über Tage oder Wochen, wenn Veränderungen zu erwarten sind (Schmerzmodelle) oder nach pharmakologischen oder nicht-pharmakologischen Eingriffen. Zu den kritischen Aspekten der Methode gehört der Testkäfig, dessen Abmessungen sicherstellen müssen, dass sich die Ratte wohl fühlt, sich aber nicht zu viel bewegt. Der ...

Rückenschmerzen sind weltweit die häufigste Ursache für Behinderungen, die dramatische persönliche, wirtschaftliche und soziale Folgen haben 1,2,3,4. Jedes Jahr sind ca. 37% der Bevölkerung von LBP5 betroffen. LBP verschwindet in der Regel innerhalb weniger Wochen, tritt jedoch bei 24 % bis 33 % der Personen wieder auf und wird in 5 % bis 10 % der Fälle chronisch2. Um die Mechanismen und Auswirkungen von LBP sowie die Auswirkungen verschiedener therapeutischer Interventionen zu verstehen, wurden mehrere Tiermodelle von LBP verwendet, die klinische Bedingungen oder einige Komponenten von LBP6 nachahmen. Diese Maus- und Rattenmodelle können in eine oder mehrere der folgenden Kategorien eingeteilt werden: (1) diskogener LBP7,8,, (2) radikulärer LBP 8,9,10,11, (3) Facettengelenksarthrose 12 und (4) muskelinduzierter LBP13,14 . Da der Schmerz bei nicht-menschlichen Spezies nicht direkt gemessen werden kann, wurden zahlreiche Tests entwickelt, um schmerzähnliche Verhaltensweisen in diesen Modellen zu quantifizieren8. Diese Tests bewerten Verhaltensweisen, die durch einen schädlichen Reiz hervorgerufen werden (mechanische Kraft 15,16,17, thermische Stimulation 18,19,20,21,22,23,24,25) oder spontan erzeugt werden 26,27,28,29.
Zu den Methoden, bei denen mechanische Reize verwendet werden, gehören der Von-Frey-Test 15,16 und der Randall-Selitto-Test17. Zu den Methoden, die Wärmereize verwenden, gehören der Tail-Flick-Test18, der Heizplattentest19, der Hargreaves-Test20 und der Thermosondentest21. Zu den Methoden, die kalte Stimuli verwenden, gehören der Cold-Plate-Test22, der Aceton-Verdampfungstest 23 und der kalte Plantar-Assay24. Methoden für spontane Verhaltensweisen umfassen die Grimassenskala 26, das Graben27, die Gewichts- und Ganganalyse 28 sowie eine automatisierte Verhaltensanalyse29. Trotz dieser zahlreichen verfügbaren Tests ist keiner von ihnen speziell für Rückenschmerzmodelle konzipiert.
Das Ziel dieser Studie ist es, einen einfachen und zugänglichen Test zur Beurteilung der mechanischen Empfindlichkeit im Rücken von Ratten zu entwickeln. Die Technik basiert weitgehend auf dem Von-Frey-Test, der auf die Plantaroberfläche der Hinterpfoteangewendet wird 15,16. Das Grundprinzip des Von-Frey-Tests besteht darin, eine Reihe von Monofilamenten in der interessierenden Region zu verwenden, die konstante vorbestimmte Kräfte liefern. Eine Reaktion gilt als positiv, wenn die Ratte ein nozifensives Verhalten zeigt. Der mechanische Schwellenwert kann dann basierend auf den Filamenten berechnet werden, die Reaktionen hervorgerufen haben. In der vorliegenden Studie wird eine einfache und zugängliche Methode zur Verfügung gestellt, die vom Von-Frey-Test adaptiert wurde, um die mechanische Empfindlichkeit im Rücken von Ratten zu bestimmen.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Aerrane (isoflurane, USP) - Veterinary Use Only</td>
			<td>Baxter</td>
			<td>NDC 10019-773-60</td>
			<td>Inhalation Anaesthetic ; DIN 02225875, for inducing anasthesia</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Complete Freund Adjuvant (CFA)</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>#77140</td>
			<td>Water-in-oil emulsion of Complete Freund Adjuvant (CFA) with killed cells of Mycobacterium butyricum.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Male Wistar Rats</td>
			<td>Charles River Laboratories</td>
			<td></td>
			<td>body weight: 320&#8211;450 g; age: 18-22 weeks.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Penlon Sigma Delta Vaporizer</td>
			<td>Penlon</td>
			<td>990-VI5K-SVEEK</td>
			<td>Penlon Sigma Delta Vaporizer used for anasthesia</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sharpie Permanent Marker</td>
			<td>Sharpie</td>
			<td>BC23636</td>
			<td>Permanent Marker, Fine Point, Black</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Test cage</td>
			<td>Custom-made</td>
			<td></td>
			<td>Width: 20 cm;&#160; Length: 50 cm; Height from the bottom to the top: 40 cm; Height from the bottom mesh to the top of the cage: 7 cm; Wall thickness: 5 mm; Mesh: 1 mm wire with an 8 mm inter-wire distance&#160;&#160;&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Von Frey Filaments</td>
			<td>Aesthesio, Precise Tactile Sensory Evaluator</td>
			<td>514000-20C</td>
			<td>Filaments from 0.07 g to 26 g</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wahl Professional Animal, ARCO Cordless Pet Clipper, Trimmer Grooming&#160;</td>
			<td>Wahl</td>
			<td>Kit #8786-1201</td>
			<td>Animal hair trimmer, for shaving purposes, zero blade&#160;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

back mechanical sensitivity assessment in the rat for mechanistic investigation of chronic back pain

Rückenschmerzen sind weltweit die Hauptursache für Behinderungen mit dramatischen persönlichen, wirtschaftlichen und sozialen Folgen. Um neuartige Therapeutika zu entwickeln, werden Tiermodelle benötigt, um die Mechanismen und die Wirksamkeit neuartiger Therapien aus einer translationalen Perspektive zu untersuchen. In aktuellen Untersuchungen werden mehrere Nagetiermodelle für Rückenschmerzen verwendet. Überraschenderweise wurde jedoch kein standardisierter Verhaltenstest validiert, um die mechanische Empfindlichkeit in Rückenschmerzmodellen zu bewerten. Dies ist entscheidend, um zu bestätigen, dass Tiere mit vermuteten Rückenschmerzen eine lokale Überempfindlichkeit gegenüber nozizeptiven Reizen aufweisen, und um die Empfindlichkeit bei Eingriffen zur Linderung von Rückenschmerzen zu überwachen. Das Ziel dieser Studie ist es, einen einfachen und zugänglichen Test zur Beurteilung der mechanischen Empfindlichkeit im Rücken von Ratten zu entwickeln. Ein Testkäfig wurde speziell für diese Methode hergestellt; Länge x Breite x Höhe: 50 x 20 x 7 cm, mit einem Edelstahlgitter auf der Oberseite. Dieser Prüfkäfig ermöglicht die Anwendung mechanischer Reize auf den Rücken. Um den Test durchzuführen, wird der Rücken des Tieres in der interessierenden Region rasiert und der Testbereich wird markiert, um den Test je nach Bedarf an verschiedenen Tagen zu wiederholen. Die mechanische Schwelle wird mit Von-Frey-Filamenten bestimmt, die auf die paraspinalen Muskeln aufgebracht werden, wobei die zuvor beschriebene Auf-Ab-Methode verwendet wird. Zu den positiven Reaktionen gehören (1) Muskelzuckungen, (2) Wölbung (Rückenstreckung), (3) Rotation des Nackens, (4) Kratzen oder Lecken des Rückens und (5) Flucht. Dieser Verhaltenstest (Back Mechanical Sensitivity (BMS) Test) ist nützlich für die mechanistische Forschung mit Nagetiermodellen von Rückenschmerzen für die Entwicklung von therapeutischen Interventionen zur Prävention und Behandlung von Rückenschmerzen.

Die Methode wurde in einer früheren Studie verwendet, in der vollständige Daten und Statistiken vorgelegt wurden, um die mechanische Empfindlichkeit zwischen CFA und Kontrollrattenzu vergleichen 30. Repräsentative Einzeldaten (Mittelwert der linken und rechten Schwellenwerte) von sechs Ratten, die in die vorherige Studie eingeschlossen wurden, sind in Abbildung 3 und Tabelle 1 dargestellt. Zu Studienbeginn war die mechanische Empfindlichkeit zwisch...

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Back Mechanical Sensitivity Assessment in the Rat for Mechanistic Investigation of Chronic Back Pain

Um neuartige therapeutische Interventionen zur Prävention und Behandlung von Rückenschmerzen zu entwickeln, sind Tiermodelle erforderlich, um die Mechanismen und die Wirksamkeit dieser Therapien aus einer translationalen Perspektive zu untersuchen. Das vorliegende Protokoll beschreibt den BMS-Test, eine standardisierte Methode zur Beurteilung der mechanischen Empfindlichkeit des Rückens bei der Ratte.

Beurteilung der mechanischen Empfindlichkeit des Rückens bei der Ratte zur mechanistischen Untersuchung chronischer Rückenschmerzen

Low back pain is the leading cause of disability worldwide, with dramatic personal, economic, and social consequences. To develop novel therapeutics, ...

Dieses Protokoll ist nützlich, um die mechanische Empfindlichkeit im Rücken zu testen. Es ist besonders interessant für Längsschnittdesigns in Rattenmodellen für chronische Rückenschmerzen, für die das Ziel darin besteht, die Wirksamkeit einer Intervention zur Verringerung der Rückenempfindlichkeit gegenüber schädlichen Reizen zu untersuchen. Die Methode ist einfach, zugänglich und liefert reproduzierbare Ergebnisse in geschulten Experimentatoren.Es basiert weitgehend auf dem Von-Frey-Test, der üblicherweise zur Beurteilung der mechanischen Empfindlichkeit an der Hinterpfote verwendet wird. Wie bei jedem anderen Verhaltenstest sollten die Experimentatoren üben, die Anwendung der Filamente zu standardisieren und bis Verhaltensweisen, die durch mechanische Reize erzeugt werden, leicht von anderen Verhaltensweisen unterschieden werden können. Ansonsten ist der Test einfach und es sollte keine größeren Schwierigkeiten geben, ihn zu verwenden.Das Verfahren wird von Nasim Eskandari, einem Doktoranden aus meinem Labor, demonstriert. Um chronische Rückenschmerzen bei der Ratte zu induzieren, führen Sie eine intramuskuläre Injektion von Complete Freund's Adjuvant (CFA) in die Rückenmuskulatur durch. Injizieren Sie mit einer 27-Gauge-Nadel 150 Mikroliter einer gebrauchsfertigen Wasser-in-Öl-Emulsion von CFA einseitig oder bilateral in die paraspinalen Muskeln.Halten Sie die Nadel mindestens drei Minuten lang an Ort und Stelle. Als nächstes wird der Testkäfig für zwei Tiere hergestellt, der aus einer Kammer für jedes Tier besteht, indem die beiden zusammenhängenden Kammern auf vier 33 cm langen Plexiglasbeinen montiert werden. Verwenden Sie transparentes Plexiglas für die Wände der Kammern und schwarzes Plexiglas, um die Kammern zu trennen, um zu verhindern, dass sich die Tiere sehen.Stellen Sie dann den Boden und die Decke des Prüfkäfigs aus Edelstahlgitter aus einem Millimeter Draht mit einem Abstand von acht Millimetern zwischen den Leitungen her. Machen Sie die Ratte vor dem ersten Test fünf bis sieben aufeinanderfolgende Tage lang 30 Minuten pro Tag mit dem Testkäfig vertraut. Rasieren Sie in Bauchlage unter Isofluran-Anästhesie das Rückenhaar im interessierenden Bereich über ca. 10 Wirbelebenen mit einem Tierhaarschneider.Rasieren Sie bei wiederholten Messungen die Rückenhaare alle drei Tage ohne Verhaltensbewertung, um sicherzustellen, dass die Reize immer direkt auf die Haut aufgetragen werden. Zeichnen Sie mit einem Permanentmarker eine Markierung auf die Haut, um sicherzustellen, dass die Filamente immer auf die gleiche Stelle aufgetragen werden, wenn der Test an verschiedenen Tagen wiederholt wird. Setzen Sie die Ratte am Testtag vor dem Test 15 bis 30 Minuten lang in den Testkäfig, bis sich die Ratte beruhigt hat.Tragen Sie dann Von-Frey-Filamente senkrecht zur Rückseite auf, beginnend immer mit dem Zwei-Gramm-Filament und mit der Up/Down-Methode. Tragen Sie das Filament zwei Sekunden lang beidseitig auf den interessierenden Bereich 10 Millimeter von der Wirbelsäule entfernt auf alle 15 bis 30 Sekunden auf, wenn die Ratte wach ist, auf ihren vier Pfoten steht und sich nicht bewegt. Wenn beim Auftragen eines Filaments keine Reaktion beobachtet wird, wenden Sie das nächste Filament mit einer höheren Kraft in der Reihe an.Wenn eine positive Reaktion beobachtet wird, wie z. B. Krümmen des Rückens, Lecken, Muskelzucken, Wegbewegen vom Filament oder Rotation, verwenden Sie das nächste Filament mit einer geringeren Kraft in der Reihe. Setzen Sie den Vorgang fort, bis nach der ersten Verhaltensänderung vier Messwerte erreicht werden. In dieser Studie wurde die mechanische Empfindlichkeit zwischen CFA und Kontrollratten untersucht.Zu Studienbeginn war die mechanische Empfindlichkeit zwischen den Gruppen ähnlich. Die intramuskuläre Injektion von CFA in die Lendenmuskulatur führte zu einem deutlichen Anstieg der mechanischen Empfindlichkeit von sieben auf 28 Tage. Im Gegensatz dazu zeigten die Kontrollratten keine signifikante Veränderung.Darüber hinaus bestätigte die histologische Untersuchung das Vorhandensein chronischer entzündlicher Veränderungen in den Muskeln, denen CFA mit einer deutlichen Leukozyteninfiltration injiziert wurde. Als Referenz wird eine gesunde Rückenmuskulatur einer kontrollierten Ratte nach intramuskulärer Injektion von Kochsalzlösung gezeigt. Die mechanische Überempfindlichkeit wurde zusätzlich zur Rückenmuskulatur an der Hinterpfote mit einem Standard-Von-Frey-Test beobachtet.Es ist sehr wichtig sicherzustellen, dass das Filament immer auf die gleiche Weise senkrecht zum Rücken aufgetragen wird und dass sich das Tier beim Auftragen nicht bewegt. Der Experimentator sollte sich auch sicher fühlen, Verhaltensreaktionen für moderne Bewegungen zu unterscheiden.

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Research

JoVE Journal

Behavior

Use of the Operant Orofacial Pain Assessment Device (OPAD) to Measure Changes in Nociceptive Behavior

We present an operant system for the detection of pain in awake, conscious rodents. The Orofacial Pain Assessment Device (OPAD) assesses pain behaviors in a more clinically relevant way by not relying on reflex-based measures of nociception. Food fasted, hairless (or shaved) rodents are placed into a Plexiglas chamber which has two Peltier-based thermodes that can be programmed to any temperature between 7 &deg;C and 60 &deg;C. The rodent is trained to make contact with these in order to access a reward bottle. During a session, a number of behavioral pain outcomes are automatically recorded and saved. These measures include the number of reward bottle activations (licks) and facial contact stimuli (face contacts), but custom measures like the lick/face ratio (total number of licks per session/total number of contacts) can also be created. The stimulus temperature can be set to a single temperature or multiple temperatures within a session. The OPAD is a high-throughput, easy to use operant assay which will lead to better translation of pain research in the future as it includes cortical input instead of relying on spinal reflex-based nociceptive assays.

Use of the Operant Orofacial Pain Assessment Device OPAD to Measure Changes in Nociceptive Behavior

We present a user-friendly, high-throughput operant system for the evaluation of pain behaviors in awake, conscious rodents. The Orofacial Pain Assessment Device (OPAD) can assess pain through a reward/conflict paradigm thus providing a more humane way of testing. This protocol will yield more clinically relevant and translational data from rodents.

Die Nutzung der Operante Orofaziale Schmerzbeurteilung Gerät (opad) zu Veränderungen in Nozizeptive Verhalten messen

We present an operant  system for the detection of pain in awake, conscious rodents. The Orofacial  Pain Assessment Device (OPAD) assesses pain behaviors ...

Forschung

Verhalten

A Protocol of Manual Tests to Measure Sensation and Pain in Humans

Numerous qualitative and quantitative techniques can be used to test sensory nerves and pain in both research and clinical settings. The current study demonstrates a quantitative sensory testing protocol using techniques to measure tactile sensation and pain threshold for pressure and heat using portable and easily accessed equipment. These techniques and equipment are ideal for new laboratories and clinics where cost is a concern or a limiting factor. We demonstrate measurement techniques for the following: cutaneous mechanical sensitivity on the arms and legs (von-Frey filaments), radiant and contact heat sensitivity (with both threshold and qualitative assessments using the Visual Analog Scale (VAS)), and mechanical pressure sensitivity (algometer, with both threshold and the VAS). The techniques and equipment described and demonstrated here can be easily purchased, stored, and transported by most clinics and research laboratories around the world. A limitation of this approach is a lack of automation or computer control. Thus, these processes can be more labor intensive in terms of personnel training and data recording than the more sophisticated equipment. We provide a set of reliability data for the demonstrated techniques. From our description, a new laboratory should be able to set up and run these tests and to develop their own internal reliability data.

The goal of this procedure is to demonstrate a battery of quantitative techniques for sensory and pain measurement in humans. The equipment and techniques described are commonly found in pain clinics or are easy to obtain.

Ein Protokoll von manuellen Tests zu messen Sensation und Schmerzen beim Menschen

Numerous qualitative and quantitative techniques can be used to test sensory nerves and pain in both research and clinical settings. The current study ...

Novel Object Recognition Test for the Investigation of Learning and Memory in Mice

The object recognition test (ORT) is a commonly used behavioral assay for the investigation of various aspects of learning and memory in mice. The ORT is fairly simple and can be completed over 3 days: habituation day, training day, and testing day. During training, the mouse is allowed to explore 2 identical objects. On test day, one of the training objects is replaced with a novel object. Because mice have an innate preference for novelty, if the mouse recognizes the familiar object, it will spend most of its time at the novel object. Due to this innate preference, there is no need for positive or negative reinforcement or long training schedules. Additionally, the ORT can also be modified for numerous applications. The retention interval can be shortened to examine short-term memory, or lengthened to probe long-term memory. Pharmacological intervention can be used at various times prior to training, after training, or prior to recall to investigate different phases of learning (i.e., acquisition, early or late consolidation, or recall). Overall, the ORT is a relatively low-stress, efficient test for memory in mice, and is appropriate for the detection of neuropsychological changes following pharmacological, biological, or genetic manipulations.

The object recognition test (ORT) is a simple and efficient assay for evaluating learning and memory in mice. The methodology is described below.

Neuartige Objekt Anerkennung Test zur Untersuchung von lernen und Gedächtnis bei Mäusen

The object recognition test (ORT) is a commonly used behavioral assay for the investigation of various aspects of learning and memory in mice. The ORT is ...

Treating Low Back Pain in Failed Back Surgery Patients with Multicolumn-lead Spinal Cord Stimulation

Failed back surgery syndrome (FBSS) refers to persistent, chronic pain following spinal surgery. Spinal cord stimulation with dorsal epidural leads can be used to treat back and leg pain in FBSS patients. This paper presents a detailed protocol for using spinal cord stimulation with surgical leads in FBSS patients. In our department, with the patient under general anesthesia, we place the lead in the epidural space by means of a small laminectomy at the 10th thoracic level. Placement of the lead is followed by a 1 month trial period with an externalized lead. If pain relief is greater than 50% at the end of this 1 month stimulation trial (required by Belgian reimbursement criteria), an internal pulse generator is then placed under the skin and connected to the lead in a second surgical procedure. We have demonstrated that using this technique in rigorously selected FBSS patients can significantly improve back pain, leg pain, patient activity, and quality of life for a sustained period of time.

This paper presents a method that uses spinal cord stimulation with a multicolumn lead to treat neuropathic low back pain in failed back surgery patients.

Behandlung von Schmerzen im unteren Rücken bei fehlgeschlagene Rückenoperation Patienten mit Multicolumn-Blei Spinal Cord Stimulation

Failed back surgery syndrome (FBSS) refers to persistent, chronic pain following spinal surgery. Spinal cord stimulation with dorsal epidural leads can be ...

The Unpredictable Chronic Mild Stress Protocol for Inducing Anhedonia in Mice

Depression is a highly prevalent and debilitating condition, only partially addressed by current pharmacotherapies. The lack of response to treatment by many patients prompts the need to develop new therapeutic alternatives and to better understand the etiology of the disorder. Pre-clinical models with translational merits are rudimentary for this task. Here we present a protocol for the unpredictable chronic mild stress (UCMS) method in mice. In this protocol, adolescent mice are chronically exposed to interchanging unpredictable mild stressors. Resembling the pathogenesis of depression in humans, stress exposure during the sensitive period of mice adolescence instigates a depressive-like phenotype evident in adulthood. UCMS can be used for screenings of antidepressants on the variety of depressive-like behaviors and neuromolecular indices. Among the more prominent tests to assess depressive-like behavior in rodents is the sucrose preference test (SPT), which reflects anhedonia (core symptom of depression). The SPT will also be presented in this protocol. The ability of UCMS to induce anhedonia, instigate long-term behavioral deficits and enable reversal of these deficits via chronic (but not acute) treatment with antidepressants strengthens the protocol&#39;s validity compared to other animal protocols for inducing depressive-like behaviors.

Here we present the unpredictable chronic mild stress protocol in mice. This protocol induces a long-term depressive-like phenotype and enables to assess the efficacy of putative antidepressants in reversing the behavioral and neuromolecular depressive-like deficits.

Das unvorhersehbare milde Dauerstress Protokoll zur Induktion Anhedonie bei Mäusen

Depression is a highly prevalent and debilitating condition, only partially addressed by current pharmacotherapies. The lack of response to treatment by ...

Multi-Modal Signals for Analyzing Pain Responses to Thermal and Electrical Stimuli

The assessment of pain relies mostly on methods that require a person to communicate. However, for people with cognitive and verbal impairments, existing methods are not sufficient as they lack reliability and validity. To approach this problem, recent research focuses on an objective pain assessment facilitated by parameters of responses derived from physiology, and video and audio signals. To develop reliable automated pain recognition systems, efforts have been made in creating multimodal databases in order to analyze pain and detect valid pain patterns. While the results are promising, they only focus on discriminating pain or pain intensities versus no pain. In order to advance this, research should also consider the quality and duration of pain as they provide additional valuable information for more advanced pain management. To complement existing databases and the analysis of pain regarding quality and length, this paper proposes a psychophysiological experiment to elicit, measure, and collect valid pain reactions. Participants are subjected to painful stimuli that differ in intensity (low, medium, and high), duration (5 s / 1 min), and modality (heat / electric pain) while audio, video (e.g., facial expressions, body gestures, facial skin temperature), and physiological signals (e.g., electrocardiogram [ECG], skin conductance level [SCL], facial electromyography [EMG], and EMG of M. trapezius) are being recorded. The study consists of a calibration phase to determine a subject&#8217;s individual pain range (from low to intolerable pain) and a stimulation phase in which pain stimuli, depending on the calibrated range, are applied. The obtained data may allow refining, improving, and evaluating automated recognition systems in terms of an objective pain assessment. For further development of such systems and to investigate pain reactions in more detail, additional pain modalities such as pressure, chemical, or cold pain should be included in future studies. Recorded data of this study will be released as the &#8220;X-ITE Pain Database&#8221;.

This article focuses on the experimental elicitation of pain through heat (thermal) and electrical stimulation while recording physiological, visual, and paralinguistic responses. It aims at collecting valid multimodal data for analyzing pain based on its intensity, quality, and duration.&#160;

Multi-modale Signale für die Analyse von Schmerz Reaktionen auf thermische und elektrische Reize

The assessment of pain relies mostly on methods that require a person to communicate. However, for people with cognitive and verbal impairments, existing ...

Chronic Post-Ischemia Pain Model for Complex Regional Pain Syndrome Type-I in Rats

Complex regional pain syndrome type-I (CRPS-I) is a neurological disease that causes severe pain among patients and remains an unresolved medical condition. However, the underlying mechanisms of CRPS-I have yet to be revealed. It is known that ischemia/reperfusion is one of the leading factors that causes CRPS-I. By means of prolonged ischemia and reperfusion of the hind limb, the rat chronic post-ischemia pain (CPIP) model has been established to mimic CRPS-I. The CPIP model has become a well-recognized animal model for studying the mechanisms of CRPS-I. This protocol describes the detailed procedures involved in the establishment of the rat model of CPIP, including anesthesia, followed by ischemia/reperfusion of the hind limb. Characteristics of the rat CPIP model are further evaluated by measuring the mechanical and thermal hypersensitivities of the hind limb as well as the nocifensive responses to acute capsaicin injection. The rat CPIP model exhibits several CRPS-I-like manifestations, including hind limb edema and hyperemia in the early stage after establishment, persistent thermal and mechanical hypersensitivities, and increased nocifensive responses to acute capsaicin injection. These characteristics render it a suitable animal model for further investigation of the mechanisms involved in CRPS-I.

Provided here is a protocol that details steps to establish an animal model of chronic post-ischemia pain (CPIP). This is a well-recognized model mimicking human complex regional pain syndrome type-I. Mechanical and thermal hypersensitivities are further evaluated, as well as capsaicin-induced nocifensive behaviors observed in the CPIP rat model.

Chronisches Post-Ischemia Schmerzmodell für komplexes regionales Schmerzsyndrom Typ-I bei Ratten

Complex regional pain syndrome type-I (CRPS-I) is a neurological disease that causes severe pain among patients and remains an unresolved medical ...

Assessment of Memory Function in Pilocarpine-induced Epileptic Mice

Cognitive impairment is one of the most common comorbidities in temporal lobe epilepsy. To recapitulate epilepsy-associated cognitive decline in an animal model of epilepsy, we generated pilocarpine-treated chronic epileptic mice. We present a protocol for three different behavioral tests using these epileptic mice: novel object location (NL), novel object recognition (NO), and pattern separation (PS) tests to evaluate learning and memory for places, objects, and contexts, respectively. We explain how to set the behavioral apparatus and provide experimental procedures for the NL, NO, and PS tests following an open field test that measures the animals&#8217; basal locomotor activities. We also describe the technical advantages of the NL, NO, and PS tests with respect to other behavioral tests for assessing memory function in epileptic mice. Finally, we discuss possible causes and solutions for epileptic mice failing to make 30 s of good contact with the objects during the familiarization sessions, which is a critical step for successful memory tests. Thus, this protocol provides detailed information about how to assess epilepsy-associated memory impairments using mice. The NL, NO, and PS tests are simple, efficient assays that are appropriate for the evaluation of different kinds of memory in epileptic mice.

This article presents experimental procedures for assessing memory impairments in pilocarpine-induced epileptic mice. This protocol can be used to study the pathophysiologic mechanisms of epilepsy-associated cognitive decline, which is one of the most common comorbidities in epilepsy.

Beurteilung der Gedächtnisfunktion bei Pilocarpin-induzierten epileptischen Mäusen

Cognitive impairment is one of the most common comorbidities in temporal lobe epilepsy. To recapitulate epilepsy-associated cognitive decline in an animal ...

Chronic Stress Shifts Effort-Related Choice Behavior in a Y-Maze Barrier Task in Mice

Mood disorders, including major depressive disorder, can be precipitated by chronic stress. The Y-maze barrier task is an effort-related choice test that measures motivation to expend effort and obtain reward. In mice, chronic stress exposure significantly impacts motivation to work for a higher value reward when a lesser value reward is freely available compared to unstressed mice. Here we describe the chronic corticosterone administration paradigm, which produces a shift in effortful responding in the Y-maze barrier task. In the Y-maze task, one arm contains 4 food pellets, while the other arm contains only 2 pellets. After mice learn to select the high reward arm, barriers with progressively increasing height are then introduced into the high reward arm over multiple test sessions. Unfortunately, most chronic stress paradigms (including corticosterone and social defeat) were developed in male mice and are less effective in female mice. Therefore, we also discuss chronic non-discriminatory social defeat stress (CNSDS), a stress paradigm we developed that is effective in both male and female mice. Repeating results with multiple distinct chronic stressors in male and female mice combined with increased usage of translationally relevant behavior tasks will help to advance the understanding of how chronic stress can precipitate mood disorders.

The Y-maze barrier task is a behavior test that examines motivation to expend effort for reward. Here, we discuss testing multiple well-validated chronic stressors including chronic corticosterone and social defeat stress with this behavior, as well as the novel chronic non-discriminatory social defeat stress (CNSDS), which is effective in females.

Chronischer Stress verschiebt aufwandsbezogenes Wahlverhalten in einer Y-Maze Barriere-Aufgabe bei Mäusen

Mood disorders, including major depressive disorder, can be precipitated by chronic stress. The Y-maze barrier task is an effort-related choice test that ...

An Improved Assay and Tools for Measuring Mechanical Nociception in Drosophila Larvae

Published assays for mechanical nociception in Drosophila have led to variable assessments of behavior. Here, we fabricated, for use with Drosophila larvae, customized metal nickel-titanium alloy (nitinol) filaments. These mechanical probes are similar to the von Frey filaments used in vertebrates to measure mechanical nociception. Here, we demonstrate how to make and calibrate these mechanical probes and how to generate a full behavioral dose-response from subthreshold (innocuous or non-noxious range) to suprathreshold (low to high noxious range) stimuli. To demonstrate the utility of the probes, we investigated tissue damage-induced hypersensitivity in Drosophila larvae. Mechanical allodynia (hypersensitivity to a normally innocuous mechanical stimulus) and hyperalgesia (exaggerated responsiveness to a noxious mechanical stimulus) have not yet been established in Drosophila larvae. Using mechanical probes that are normally innocuous or probes that typically elicit an aversive behavior, we found that Drosophila larvae develop mechanical hypersensitization (both allodynia and hyperalgesia) after tissue damage. Thus, the mechanical probes and assay that we illustrate here will likely be important tools to dissect the fundamental molecular/genetic mechanisms of mechanical hypersensitivity.

An Improved Assay and Tools for Measuring Mechanical Nociception in Drosophila Larvae

The goal of this protocol is to show how to perform an improved assay for mechanical nociception in Drosophila larvae. We use the assay here to demonstrate that mechanical hypersensitivity (allodynia and hyperalgesia) exists in Drosophila larvae.

Ein verbesserter Assay und Werkzeuge zur Messung der mechanischen Nociception in Drosophila Larven

Published assays for mechanical nociception in Drosophila have led to variable assessments of behavior. Here, we fabricated, for use with Drosophila ...