热板测痛仪对动物疼痛共情行为的研究

为了深入研究啮齿动物的痛觉共情机制，我们提出三个问题:
(1)啮齿动物的痛觉同理心是否存在物种差异？
(2)除了社交时，社交后疼痛共情还能坚持吗？
(3)负责疼痛共情的大脑中枢在哪里？
为了回答以上问题，我们将成对的笼养老鼠放在透明的有机玻璃盒子里进行自由接触(社交)。一只大鼠接受皮下注射蜂毒诱导持续性缩爪(痛觉组)，另一只大鼠在一旁观看(观察组)。30分钟后，观察组分别评估热刺激缩爪潜伏期、机械刺激缩爪阈值和皮下注射蜂毒诱导的持续性自发缩爪次数(场景和线索移除后30分钟) 本实验以单独饲养的大鼠和不同笼舍饲养的陌生大鼠为对照组。
结果:(1)与上述人群偏好族内群体和小鼠偏好同笼同伴的特点相似，大鼠只有在观察到其熟悉同伴(同笼)的痛觉刺激后才对痛觉产生共情，而对同种陌生大鼠的痛觉没有共情。同笼观察组大鼠双下肢机械痛阈值下降约40%~50%，但热刺激反射潜伏期不变。与对照组相比，笼养观察组大鼠皮下注射蜂毒后持续自发缩足反射次数明显增加。
(2)与对照组相比，同笼观察组大鼠皮下注射蜂毒诱导的脊髓背角c-Fos蛋白阳性神经元数量明显增多。
(3)双侧mPFC化学损伤后，同笼观察组大鼠的痛觉同理心消失，但化学损伤双侧杏仁核复合体或双侧嗅区皮质(嗅区皮质-齿状回-CA3-CA1通路是海马的主要皮质传入神经源)对同笼观察组大鼠的痛觉同理心无影响，提示大鼠的痛觉同理心激活mPFC，然后通过其向下易化机制激活脊髓背角痛觉感受细胞的活动，导致脊髓损伤。mPFC参与介导大鼠痛觉移情的发现，将有助于进一步研究以mPFC为靶区的ACC、前边缘前皮质(PrL)和下边缘皮质(IL)的功能性传入和传出连接体，最终揭示大鼠痛觉移情的神经回路。
通过比较大鼠和小鼠的结果，我们认为兰福德工作的缺点是:
(1)他们只研究了小鼠在与同伴交流时的现场疼痛共情反应，并没有观察到这种疼痛共情反应是否发生在社会化后，也不清楚这种疼痛共情反应能持续多久；
(2)他们只研究了疼痛共情的行为反应，没有观察到脊髓疼痛易化的生物学基础，更没有探索到介导疼痛共情的脑中枢。我们实验室的新观察发现，大鼠在与同伴交流30分钟后即可发生疼痛共情反应，在改变情境、去除线索的情况下可持续5小时左右，提示疼痛共情反应可能不仅是初级知觉共情(情绪传染)，还涉及高级智力共情(学习记忆、认知评价)的智能过程(未发表数据)。 再者，我们观察到，当面对同笼雌鼠和陌生雌鼠时，雄鼠只有在同笼雌鼠遭受痛苦时才有痛苦共情，而对陌生雌鼠没有共情反应，这再次提示与环境的密切接触是痛苦共情的社会基础(未发表数据)。
实验测试后，同期评价“大鼠共情关键脑区的发现非常重要，为今后进一步研究疼痛共情的脑机制打开了一扇窗，为共情的进一步研究提供了生物-社会-心理-行为实验动物模型”。

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