Abstract Neuropathic pain causes both sensory and emotional maladaptation. Preclinical animal studies of neuropathic pain-induced negative affect could result in novel insights into the mechanisms of chronic pain. Modeling pain-induced negative affect, however, is variable across research groups and conditions. The same injury may or may not produce robust negative affective behavioral responses across different species, strains, and laboratories. Here we sought to identify negative affective consequences of the spared nerve injury model on C57BL/6J male and female mice. We found no significant effect of spared nerve injury across a variety of approach-avoidance, hedonic choice, and coping strategy assays. We hypothesized these inconsistencies may stem in part from the short test duration of these assays. To test this hypothesis, we used the homecage-based Feeding Experimentation Device version 3 to conduct 12-hour, overnight progressive ratio testing to determine whether mice with chronic spared nerve injury had decreased motivation to earn palatable food rewards. Our data demonstrate that despite equivalent task learning, spared nerve injury mice are less motivated to work for a sugar pellet than sham controls. Further, when we normalized behavioral responses across all the behavioral assays we tested, we found that a combined normalized behavioral score is predictive of injury-state and significantly correlates with mechanical thresholds. Together these results suggest that homecage-based operant behaviors provide a useful platform for modeling nerve injury-induced negative affect and that valuable pain-related information can arise from agglomerative data analyses across behavioral assays - even when individual inferential statistics do not demonstrate significant mean differences.

Abstract Most animal models of neuropathic pain use targeted nerve injuries quantified with motor reflexive measures in response to an applied noxious stimulus. These motor reflexive measures can only accurately represent a pain response if motor function in also intact. The commonly used spared nerve injury (SNI) model, however, damages the tibial and common peroneal nerves that should result in motor phenotypes (i.e., an immobile or “flail” foot) not typically captured in sensory assays. To test the extent of these issues, we used DeepLabCut, a deep learning-based markerless pose estimation tool to quantify spontaneous limb position in C57BL/6J mice during tail suspension following either SNI or sham surgery. Using this granular detail, we identified the expected flail foot-like impairment, but we also found SNI mice hold their injured limb closer to the body midline compared to shams. These phenotypes were not present in the Complete Freunds Adjuvant model of inflammatory pain and were not reversed by multiple analgesics with different mechanisms of action, suggesting these SNI-specific phenotypes are not directly related to pain. Together these results suggest SNI causes previously undescribed phenotypes unrelated to altered sensation that are likely underappreciated while interpreting preclinical pain research outcomes.

Summary Feeding is critical for survival and disruption in the mechanisms that govern food intake underlie disorders such as obesity and anorexia nervosa. It is important to understand both food intake and food motivation to reveal mechanisms underlying feeding disorders. Operant behavioral testing can be used to measure the motivational component to feeding, but most food intake monitoring systems do not measure operant behavior. Here, we present a new solution for monitoring both food intake and motivation: The Feeding Experimentation Device version 3 (FED3). FED3 measures food intake and operant behavior in rodent home-cages, enabling longitudinal studies of feeding behavior with minimal experimenter intervention. It has a programmable output for synchronizing behavior with optogenetic stimulation or neural recordings. Finally, FED3 design files are open-source and freely available, allowing researchers to modify FED3 to suit their needs. In this paper we demonstrate the utility of FED3 in a range of experimental paradigms. In Brief Using a novel, high-throughput home cage feeding platform, FED3, Matikainen-Ankney et al. quantify food intake and operant learning in groups of mice conducted at multiple institutions across the globe. Results include rates of operant efficiency, circadian feeding patterns, and operant optogenetic self-stimulation. Highlights The Feeding Experimentation Device version 3(FED3) records food intake and operant behavior in rodent home cages. Analysis of food intake includes total intake, meal pattern analysis, and circadian analysis of feeding patterns. FED3 also allows for operant behavioral assays to examine food learning and motivation.

Reward availability and the potential for danger or safety potently regulate emotion. Despite women being more likely than men to develop emotion dysregulation disorders, there are comparatively few studies investigating fear, safety and reward regulation in females. Here, we show that female Long Evans rats do not suppress conditioned freezing in the presence of a safety cue, nor do they extinguish their freezing response, whereas males do both. Females were also more reward responsive during the reward cue until the first footshock exposure, at which point there were no sex differences in reward seeking to the reward cue. Darting analyses suggest females are able to regulate this behavior in response to the safety cue, suggesting they might be able to discriminate between fear and safety cues but do not demonstrate this with conditioned suppression of freezing behavior. However, levels of darting in this study were too low to make any definitive conclusions. In summary, females showed a significantly different behavioral profile than males in a task that tests the ability to discriminate among fear, safety and reward cues. This paradigm offers a great opportunity to test for mechanisms that are generating these behavioral sex differences in learned safety and reward seeking.

The locus coeruleus (LC) plays a paradoxical role in chronic pain. Although largely known as a potent source of endogenous analgesia, increasing evidence suggests injury can transform the LC into a chronic pain generator. We sought to clarify the role of this system in pain. Here, we show optogenetic inhibition of LC activity is acutely antinociceptive. Following long-term spared nerve injury, the same LC inhibition is analgesic - further supporting its pain generator function. To identify inhibitory substrates that may naturally serve this function, we turned to endogenous LC mu opioid receptors (LC-MOR). These receptors provide powerful LC inhibition and exogenous activation of LC-MOR is antinociceptive. We therefore hypothesized that endogenous LC-MOR-mediated inhibition is critical to how the LC modulates pain. Using cell type-selective conditional knockout and rescue of LC-MOR receptor signaling, we show these receptors bidirectionally regulate thermal and mechanical hyperalgesia - providing a functional gate on the LC pain generator.