Evaluation of lateral spinal hemisection as a preclinical model of spinal cord injury pain

Abstract

Operant escape from nociceptive thermal stimulation of 13 Long-Evans rats was compared before and after lateral spinal hemisection, to determine whether this lesion configuration provides an appropriate preclinical model of the hyperalgesia that can be associated with human spinal cord injury. Escape from 44 °C and from 47 °C stimulation was not affected following sham spinal surgery but was significantly reduced over 20 weeks of postoperative testing following lateral spinal hemisection. This result is opposite to previous reports of enhanced reflex withdrawal in response to thermal stimulation of rats following lateral spinal hemisection. In addition, the latency of reflexive lick/guard responses to 44 °C was increased and the duration of lick/guard responding was decreased in the present study (hyporeflexia). Thus, previous assessments of simple withdrawal reflexes have described a hyperreflexia following lateral spinal hemisection that was not replicated by lick/guard testing, and postoperative escape responding revealed hypoalgesia rather than the increased pain sensitivity expected in a model of chronic pain.

Neuropathic Pain After Spinal Cord Injury: Challenges and Research Perspectives

“…Operant tasks explore the emotional-affective dimension of pain by evaluating whether a rodent is motivated to escape a noxious stimulus (place-escape avoidance paradigm (PEAP) [33,34] and the Mechanical Conflict Avoidance System [35]) or spend time in an environment is associated with pain relief (conditioned place preference (CPP) [36]). However, to date, very few published SCI pain studies have incorporated operant tasks in their research [24,[37][38][39][40][41]. PEAP ( Fig.…”

“…An alternate version of the task avoids this problem by warming or cooling the entire floor in the dark side of the chamber. This variant of PEAP has shown that rats with T13 hemisection have reduced sensitivity to noxious heat [39], but those with a spinal stenosis show increased sensitivity to cold and heat [43]. However, this too can be an imperfect approach as only the paws are contact with the stimulus surface, precluding evaluation of at-level pain in the flanks.…”

“…Indeed, one study observed reduced conscious escape behavior in response to thermal stimuli applied to the hindlimbs of restrained rats with T9 contusion [25] that commonly display hindlimb thermal sensitivity [75][76][77]. Additionally, operant testing in a model of T13 lateral hemisection found that escape from 44 and 47°C platform is reduced in SCI rats relative to their baseline [39] in contrast to findings of bilateral hind-and fore-limb heat sensitivity reported in another study of this lesion model [60]. However, in both Van Gorp et al [25] and Vierck et al [39], hindpaw withdrawal latencies were not reported, so differences in outcomes could have to do with differences between strains or surgical techniques used across different labs.…”

Comparison of operant escape and reflex tests of nociceptive sensitivity

“…In addition to involvement of the spinothalamic pathway, descending inhibitory pathways are interrupted by hemisection (Kwon et al, 2013), which could change the results compared to an anterolateral lesion. Therefore, escape from nociceptive heat stimulation has been evaluated following lateral spinal hemisection (Vierck et al, 2013a). Escape from bilateral stimulation of the hindpaws and forepaws with 44 • C and 47 • C (using our procedure for escape testing of unrestrained rats) is significantly decreased by lateral hemisection.…”

Варіативність Кореляції Рівня Функції Та Спастичності Паретичної Кінцівки За Різного Перебігу Відновного Процесу На Моделі Спінальної Травми

“…Попри значний прогрес у цьо-му напрямку [20][21][22][23], недостатньо вивченими за-лишаються питання щодо динаміки спастичнос-ті при різноманітних видах експериментальної травми спинного мозку [24][25][26][27][28][29], її співвідношен-ня з динамікою відновлення функції. Останній момент, попри вдавану очевидність, у сучасних експериментальних роботах, присвячених скру-ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ пульозному аналізу клініки однотипних варіан-тів спінальної травми, не висвітлений [30][31][32][33][34][35][36]. Ряд даних вказує на паралелізм механізмів спастич-ності та відновлення функції мотонейронів спин-ного мозку після спінального шоку [37], на ран-ніх етапах спінальної травми ці два механізми, най імовірніше, ідентичні; нейропластичний про-цес на цих термінах спінальної травми має амбі-валентну результативність -сприяючи відновлен-ню чутливості мотонейронів до вцілілих супрас-пінальних впливів, створюються передумови для формування різноманітних форм спінальної дис-рефлексії, у тому числі спастичності.…”