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 Prescription opioid use is an initiating factor driving the current opioid epidemic. There are several challenges with modeling prescription opioid addiction. First, prescription opioids such as oxycodone are orally self-administered and have different pharmacokinetics and dynamics than morphine or fentanyl. This oral route of administration determines the pharmacokinetic profile, which is critical for establishing reliable drug-reinforcement associations in animals. Moreover, the pattern of intake and environment in which addictive drugs are self-administered intake are critical determinants of the levels of drug intake, sensitization and relapse behavior. This is an important consideration with prescription opioid use, which is characterized by continuous drug access in familiar environments. Thus, to model features of prescription opioid use and the transition to abuse, we present an oral oxycodone self-administration paradigm that is administered in the home cage. Mice voluntarily self-administer oxycodone in this paradigm without any taste modification such as sweeteners, and exhibit preference for oxycodone, escalation of intake, physical signs of dependence, reinstatement of seeking after withdrawal, and a subset of animals demonstrate drug taking that is resistant to aversive consequences. This model could be useful for studying the neurobiological substrates specifically relevant to prescription opioid abuse.

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.

Abstract Use of prescription opioids, particularly oxycodone is an initiating factor driving the current opioid epidemic. There are several challenges with modeling oxycodone abuse. First, prescription opioids including oxycodone are orally self-administered and have different pharmacokinetics and dynamics than morphine or fentanyl which have been more commonly used in rodent research. This oral route of administration determines the pharmacokinetic profile, which then influences the establishment of drug-reinforcement associations in animals. Moreover, the pattern of intake and the environment in which addictive drugs are self-administered are critical determinants of the levels of drug intake, of behavioral sensitization, and of propensity to relapse behavior. These are all important considerations when modeling prescription opioid use, which is characterized by continuous drug access in familiar environments. Thus, to model features of prescription opioid use and the transition to abuse, we designed an oral, homecage-based oxycodone self-administration paradigm. Mice voluntarily self-administer oxycodone in this paradigm without any taste modification such as sweeteners, and the majority exhibit preference for oxycodone, escalation of intake, physical signs of dependence, and reinstatement of seeking after withdrawal. In addition, a subset of animals demonstrate drug taking that is resistant to aversive consequences. This model is therefore translationally relevant and useful for studying the neurobiological substrates of prescription opioid abuse.