常用临床相关动物痛检测方法
常用临床相关动物痛检测方法
在疼痛研究领域，准确评估动物的疼痛状态是至关重要的。本文总结了8种常用的临床相关动物痛行为学检测方法，包括鬼脸量表、自主行为、转轮跑步行为、挖洞行为、筑巢行为、家庭笼监控、步态分析和条件性位置偏爱/厌恶。这些方法各有优劣，科研人员可以根据实验需求和条件选择合适的方法。
鬼脸量表
痛苦表情被认为是人类和动物共同的表达痛苦的方式，当大鼠和小鼠遭受疼痛时会出现面部表情改变，通过对痛苦表情的评判与量化以区分痛与不痛，并对疼痛的级别给予量化。需要注意的是，判定由疼痛导致的表情改变必须同时满足存在疼痛情境的条件。鬼脸量表的使用方法多采用视频捕获动物面部表情。表情改变主要包括：①面部眼眶收紧；②耳廓伸展变为扁平；③面部肿胀；④鼻根肿胀。由轻到重评分为0～2三档，其中0为不存在，2为最明显。由于该方法不会阻断正常保护性痛反应，因此可以用来区分动物惊恐的情绪、运动动力缺乏、麻痹运动障碍、镇静等。而且方法简单，只需摄像机和图像捕获软件即可，不需专门设备；此外实验动物不需接受专门训练，在饲养笼里即可评估。但该方法也存在3个主要的缺陷，第一，疼痛持续时间与面部表情不匹配。例如，后足炎症可产生两周以上触诱发痛，但鬼脸量表评分在2～7d便恢复到基线水平。此时动物虽然没有痛苦表情，但是并不意味没有经受痛苦，只是疼痛不再引起表情变化。因此，鬼脸量表仅适用于神经病理性痛的早期阶段。第二，只有显著疼痛才能得出统计学差异。第三，8%的无痛大鼠也可见痛面部表情特征。
自主行为
人类和动物在感觉疼痛时均会发生自主行为的减少。人类表现为锻炼、工作或社交行为减少，而动物表现为摄食减少。由此可通过对摄食是否减少以及对减少程度的评判以区分痛与不痛，并实现对疼痛级别的量化。自主行为检测疼痛有一个重要的特点，即该方法在镇痛药物筛选上具有显著优势，这是因为镇痛药物不影响摄食，而镇静药物则可显著减少摄食，所以自主行为检测疼痛时保留了动物正常保护性痛反应，预防了疼痛对动物的过度伤害。但是该方法也存在局限性，目前研究几乎全部基于颅内自主刺激(ICSS)，即将刺激电极植入大鼠内侧前脑束，再结合奖赏机制训练大鼠通过按压杆进行自我脑刺激，当大鼠反应稳定时，立即给予动物一个伤害性刺激，然后观察大鼠的摄食行为变化。所以开展此项研究者需配置ICSS实验室，没有该实验室则该方法不适用。此外，自主行为检测时不能区分惊恐情绪、运动动力缺乏、麻痹运动障碍、镇静等行为，这是它的另一个缺点。
转轮跑步行为
转轮跑步行为是啮齿动物的一种本能，而当动物出现后足炎症、关节炎、偏头痛样疼痛、神经病理性痛以及术后痛时，该行为表现为明显减少。由此通过对转轮跑步行为减少程度的评判可衡量药物的镇痛效应。该方法以车轮转数和跑步时间作为观察指标为，保证了数据的客观性，而且在饲养笼中即可进行跑步，排除了环境变化带来的影响。此外，有研究发现，低剂量吗啡(1mg/kg，此时发挥的是镇痛效应)缓解大鼠炎性痛的同时可恢复其跑步行为，而高剂量吗啡(＞3mg/kg，此时发挥的是镇痛和镇静的综合效应)在镇痛同时抑制跑步行为。因此，转轮跑步行为检测可在保留正常痛反应的前提下，筛选出临床有效的镇痛药物。但是，若使用该方法检测疼痛，动物需要至少一周训练才能保证结果较为稳定，而且不能从结果中甄别出由于动机缺乏而导致的行为减少情况。另外，转轮跑步行为本身具有帮助动物从疼痛中恢复的作用，所以，不适用于长时程期进行检测。
挖洞与筑巢行为
挖洞行为与筑巢行为是啮齿动物的本能自发行为，当动物出现病理性痛后，以上两种行为明显减少，目前这一特性已被广泛应用于实验研究中。其中，挖洞行为检测时需要预先在笼内管道中放入一定量垫料，通过测量动物从管道中取出垫料的时间和数量来评估动物的疼痛等级。筑巢行为则是通过测量动物筑巢时间和巢穴质量评估动物疼痛等级。这两种方法在饲养笼即可进行，避免了环境变化带来的影响。另外，虽然两种行为多发生于夜晚，但观察者可以在白天观察结果，还可反复放入挖洞与筑巢行为所需材料，并进行多次测试。以上优点使得该方法简便易行。此外，挖洞行为与筑巢行为保留了动物正常痛行为反应，这是其最大的优势所在。然而，记忆等高级脑功能异常可导致筑巢和挖洞行为减少，因此该检测不能对此进行甄别。对于埃及多刺小鼠等无自然筑巢行为的物种，该方法也不适用。此外，该检测方法还受多种因素影响，例如寒冷环境中群居雌鼠的筑巢行为比独居鼠更高，因此对温度等检测条件应尽可能严格设定。
家庭笼监控
啮齿动物在身体不适时会表现出日常行为改变，测量行为包括:①攀爬(单位时间次数)；②梳理(单位时间次数)；③摄食(单位时间质量)；④饮水(单位时间体积)；⑤喂养(单位时间次数)；⑥抓挠(单位时间次数)。家庭笼监控的原理就是通过测量以上行为来反映动物的疼痛状态。家庭笼监控测量时对动物饲养住宿条件进行了标准化，使得结果较为客观。而且监测采用红外光或重量/振动传感器，具有敏感性高，并可实现自动化等优点。家庭笼监控的局限性也很明确，即除少数利用遥测技术(无线电频率识别)的系统可以在群居状态下跟踪个体动物外，大多数家庭笼监控都要求必须单独饲养动物，所以实验所需费用较昂贵，且所需空间很大。
步态分析
步态分析最早的测量方法是将啮齿动物后爪浸入墨水中，让动物走过白纸后进行脚印分析，研究主要集中于关节炎痛模型。随着技术的不断发展，目前步态分析可进行静态和动态等多参数分析，而且对于人与多种动物都可以使用该方法。该方法的优点是动物可自由活动，通过对动物的步态进行分析来反映动物的疼痛状态，一般需2次适应性训练，然后进行3次测试，评估简单、快速，而且步态分析还保留了动物正常保护性痛行为反应。此外，由于影响惊恐情绪、运动动力缺乏、麻痹运动障碍、镇静作用等的药物并不会改善步态，因此步态分析在筛选有效镇痛药物时特别具有优势。然而，考虑到物种、品系、年龄、性别和体重等多重因素均可影响步态，因此在实验中需要设立严格的对照组。另外步态分析系统价格昂贵，也是其重要局限性。
条件性位置偏爱/厌恶
条件性位置偏爱(conditioned place preference，CPP)和条件性位置厌恶(conditioned place aversion，CPA)是评估疼痛和疼痛缓解的公认方法。CPA基于动物自我保护的本能，首先将痛苦经历放置于特定背景，之后动物会根据背景线索主动表现出回避等厌恶行为，以避免自身受到伤害。CPP是CPA的反义词，是将一个奖赏的愉悦体验与特定背景结合，之后动物会偏向于停留在该背景环境中。CPP和CPA实验需准备两个背景环境，一个关联痛苦经历，另一个则是缓解痛苦、感到愉悦的经历。两个环境可以是视觉不同、结构不同，甚至是气味不同。测试前需要先适应1～3d，确定潜在的位置偏爱。然后进行1～4次条件实验，并匹配相同数量安慰剂实验(安慰剂实验可与条件实验在同天或隔日进行)。最后一次训练结束后24h内，在无任何干扰情况下，测量动物停留在两个房间中的时间，时间减少记为CPA，时间增加记为CPP。当某一条件设置为临床有效的镇痛药物时，可见动物在该环境中出现显著CPP。反之，当药物无明显CPP或者出现CPA时，提示该药物的临床镇痛效果差。CPP和CPA的优势在于首次结合了疼痛的情感成分，且镇静或运动抑制等成分不会产生干扰，因此对临床镇痛药物筛选具有重要意义。该方法还可配合光遗传学和化学遗传学共同使用，适用面更加广泛。然而，CPA和CPP检测还需要结合药代动力学以选择最佳药效时间进行检测，并排除外部环境变化或影响记忆的药物干扰评估效果，因此该方法是一个复杂且耗时的过程，不适用于单纯慢性疼痛行为学检测。
其他
除上述临床相关动物痛行为学检测方法外，还有人用蔗糖偏爱和超声波发声进行疼痛行为学评估。需要注意的是，疼痛伴随的焦虑或抑郁样情绪同样会影响痛行为学结果。
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