Новое исследование предоставляет лучший способ измерить боль у мышей

В течение десятилетий медико-биологические исследователи использовали поведение мыши для изучения боли, но некоторые исследователи ставили под сомнение точность интерпретации того, как мыши испытывают боль.

В настоящее время нейробиолог Ратгерского университета в Камдене Натан Фрид и его коллеги из Университета Пенсильвании разработали метод, позволяющий более точно определять боль у мышей, который может привести исследователей к открытию новых способов лечения боли у пациентов.

«Когда я прикасаюсь к лапе мыши, она отнимает лапу. Эта реакция — поведение, на которое мы опирались в течение десятилетий, чтобы определить, работает ли обезболивающее. Но эта реакция кажется одинаковой, независимо от того, мягкая ли это щетка или острая игла», — описывает Фрид. — «Итак, если мышь перемещает лапу, как мы можем быть уверены, что это из-за боли у мышки?»

Используя замедленное видео, современные методы нейронауки и искусственный интеллект, Фрид и его коллеги-исследователи могут увеличить изображение и провести более детальный анализ того, что чувствует мышь, когда она отрывает лапу. Исследователи создали «шкалу болевых ощущений мыши», с помощью которой они оценивали болевые ощущения в дифференцированной шкале.

«Мы можем проанализировать качество движения лапы животного», — говорит Фрид, доцент кафедры биологии Рутгерса-Камдена. — «Сделав это, мы сможем извлечь гораздо больше информации из того, что испытывает животное на самом деле. Важно отметить, что теперь мы можем не просто сказать, испытывает ли мышь боль или нет, а оценить степень боли, которую испытывает мышь».

«Мы должны более эффективно помогать хроническим больным, не употребляя опиоидов», — продолжает он. — «Проверка обезболивающих препаратов на мышах была очень трудной задачей. Этот новый процесс улучшает нашу способность определять, испытывает ли мышь боль, что повышает нашу уверенность в том, что новая терапия будет работать на людях».

Одной из основных проблем для исследователей боли является субъективный опыт боли. Каждый пациент чувствует боль по-своему. При описании боли по шкале от одного до 10, боль одного человека, которая чувствуется как 7, может быть 10 для кого-то другого. Измерение боли у мыши, невербального животного, является еще более сложной задачей. «Представьте, что пытаетесь угадать, как сильно испытывает боль ваш друг, только глядя на его поведение», — говорит Фрид. — «Это то, что мы пытаемся сделать с мышами, потому что они не могут описать нам свою боль».

Видеозаписи ученых показали, что когда они касались лапы животного ватным тампоном, оно подняло лапу и положило ее обратно вниз. Когда исследователь ткнул животное булавкой, животное реагировало совсем по-другому. В замедленном видеоролике они видели, как животное двигало лапой, трясло лапкой, щурилось глазами и тянуло тело назад или подвпрыгивало вверх в воздухе. Все эти движения невозможно было наблюдать в реальном времени. Только замедляя движение, записывая со скоростью 1000 кадров в секунду, они смогли увидеть нюансы съемки.

Исследование «Разработка шкалы боли у мышей с использованием подсекундного моделирования поведения и статистического моделирования», проведенное Фридом и Ишмаилом Абдусом Сабуром из Пенсильванского университета, опубликовано в журнале Cell Reports.

Фрид говорит, что другие исследователи могут опираться на его работу, используя новую технику в своих лабораториях. Он предполагает наличие общедоступного программного обеспечения, которое исследователи могут загружать и использовать для собственных исследований боли.

«Если мы сможем создать программное обеспечение с открытым исходным кодом», — говорит Фрид, — «то другие лаборатории с большей вероятностью будут им пользоваться. И если мы повысим точность измерений боли у мышей, это неизбежно повысит шансы на то, что мы найдем новые средства обезболивания для людей».

Фрид начал исследование в 2015 году в качестве аспиранта в лаборатории Вэнкин-Луо Университета Пенсильвании и завершил его в прошлом году после прибытия в университет Рутгерса в Камдене.

Используя метод, разработанный им и его коллегами, ученый Рутгерс-Камден продолжает свои исследования боли, используя вместо мышей плодовых мух.

«Эти маленькие создания могут многое рассказать нам о механизмах боли», — говорит Фрид. — «Самое приятное в использовании плодовых мух то, что они доступны для студентов старших курсов, что позволяет студентам Рутгерс-Камдена проводить исследования ежедневно».

Фрид стремится привлечь новое поколение ученых, предоставляя Рутгерс-Камденским студентам возможность провести важные исследования, которые, как он надеется, послужат основой их карьеры в науке.