The Von Frey test is widely used in pain research to evaluate mechanical allodynia, a condition where normally non-painful stimuli cause pain. This method quantifies the paw withdrawal threshold in response to increasing mechanical pressure, providing a reliable measure of sensory changes in neuropathic pain models.
✅ Testing Paradigm for Mice
The Von Frey test is conducted using filaments of different stiffness, following Dixon’s up-down method for determining the 50% withdrawal threshold.
🔹 Equipment & Materials
✔ Von Frey hairs (logarithmically incremental stiffness):
- Von Frey numbers: 2.36, 2.44, 2.83, 3.22, 3.61, 3.64, 4.08, and 4.17
- Equivalent forces: 0.02, 0.03, 0.07, 0.16, 0.4, 0.6, 1.0, and 1.4 g
✔ Excel file for 50% threshold calculation (recommended for accurate data analysis)
✔ Behavioral testing apparatus (elevated wire mesh flooring to allow filament application from below)
✅ Step-by-Step Procedure
1️⃣ Preparation & Animal Accommodation
- Allow mice to acclimate in the testing cage for approximately 15 minutes.
- Ensure that exploration and major grooming activities cease before testing.
- The mid-plantar surface of the left hind paw (sciatic nerve distribution) is the target test area.
- Avoid footpads, as they are less sensitive.
2️⃣ Applying the Von Frey Hair
- Start testing with the 0.16 g filament, positioned perpendicular to the plantar surface.
- Apply the filament with enough force to cause slight bending and hold for 3–4 seconds.
- Record a positive response if the mouse withdraws its paw sharply or flinches upon filament removal.
3️⃣ Adjusting the Stimulus Intensity
- If there is no withdrawal response, apply the next stronger filament.
- If withdrawal occurs, use the next weaker filament.
- Continue testing until four responses are recorded after the first behavioral change, or
- Four consecutive negative scores (0.01 g threshold), or
- Five positive scores (1.5 g threshold) are observed.
4️⃣ Data Analysis
- The recorded withdrawal responses are used to calculate the 50% mechanical threshold using the Excel formula (Chaplan et al., 1994 method).
- The threshold represents the force at which the animal has a 50% probability of responding to the stimulus, reflecting mechanical allodynia severity.
✅ Interpretation of Results
- Lower withdrawal threshold → Increased mechanical allodynia (pain sensitivity)
- Higher withdrawal threshold → Reduced pain sensitivity (normal or analgesic effect)
- This method is particularly useful in neuropathic pain models such as nerve injury, diabetic neuropathy, and inflammatory pain conditions.
✅ Key Considerations & Limitations
⚠️ Important Factors for Accurate Results
✔ Testing environment should be quiet and free from disturbances to avoid stress-induced variability.
✔ Consistent application pressure is crucial to prevent bias in force application.
✔ Observer blinding is recommended to eliminate experimenter bias.
✔ Repeated trials may be necessary for reliability and statistical accuracy.
🚨 Limitations of the Von Frey Test
❌ The test only measures reflexive responses and does not fully capture affective pain components.
❌ Variability may exist between experimenters due to differences in pressure application.
❌ Conditioning effects may alter responses if animals recognize testing procedures over time.
✅ References & Further Reading
📌 S.R. Chaplan et al. (1994) - "Quantitative assessment of tactile allodynia in the rat paw." Journal of Neuroscience Methods 53, 55-63.
📌 Erin D. Milligan et al. (2000) - "Thermal hyperalgesia and mechanical allodynia produced by intrathecal administration of HIV-1 gp120." Brain Research 861, 105-116.
📌 European Journal of Pharmacology (2007) - "Neurochemical evidence that supraspinally administered gabapentin activates the descending noradrenergic system after peripheral nerve injury."
✅ Conclusion
The Von Frey test remains a gold standard for measuring mechanical allodynia in preclinical pain research. By standardizing the procedure and analyzing data using precise threshold calculations, researchers can obtain highly reliable results in pain sensitivity studies.
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Von Frey 테스트: 기계적 이질통 평가를 위한 신뢰할 수 있는 방법
Von Frey 테스트는 신경손상 및 염증 모델에서 **기계적 이질통(mechanical allodynia)**을 평가하는 대표적인 실험 방법임. 이 테스트는 다양한 강도의 Von Frey 필라멘트를 적용하여 발 움츠림 반응(paw withdrawal threshold)을 정량적으로 측정하는 방식으로 진행됨.
더 쉬운 데이터 분석을 위해 50% 기계적 역치를 자동으로 계산하는 엑셀 파일도 포함됨!
✅ 실험 개요
이 테스트는 Dixon의 Up-Down 방법을 활용하여 50% 발 움츠림 역치를 결정함.
🔹 실험 장비 & 재료
✔ Von Frey 필라멘트 (로그 스케일 강도 증가):
- Von Frey 번호: 2.36, 2.44, 2.83, 3.22, 3.61, 3.64, 4.08, 4.17
- 각 필라멘트의 힘(g): 0.02, 0.03, 0.07, 0.16, 0.4, 0.6, 1.0, 1.4 g
✔ 50% 역치 자동 계산용 엑셀 파일 포함
✔ 테스트 환경: 바닥이 메쉬 형태로 된 투명한 박스 (Von Frey 필라멘트 적용 가능하도록 설계)
✅ 실험 방법 (Step-by-Step)
1️⃣ 실험 전 준비 & 적응 시간
- 실험 전 마우스를 15분간 적응시키며, 탐색 및 그루밍 활동이 멈출 때까지 대기.
- 테스트 부위: 좌골 신경 영역에 해당하는 왼쪽 뒷발 중앙부(mid-plantar surface)
- 발바닥 패드(footpad) 제외, 민감한 부위 중심으로 테스트 진행.
2️⃣ Von Frey 필라멘트 적용
- 0.16g 필라멘트로 테스트 시작 (중간 강도의 필라멘트).
- 필라멘트를 발바닥에 수직으로 적용하여 가볍게 휘어질 정도로 누름.
- 약 3~4초 동안 적용 후 반응 관찰.
- 양성 반응(Positive response):
- 발을 급격히 움츠리거나
- 필라멘트를 제거한 직후 흠칫(flinching)하는 반응을 보이면 ‘양성’으로 기록.
3️⃣ 자극 강도 조절
- 반응이 없으면 → 더 강한 필라멘트 적용
- 반응이 나타나면 → 더 약한 필라멘트 적용
- 4번 연속으로 동일한 반응이 나오거나,
- 음성 반응(0.01 g)이 4번 연속
- 양성 반응(1.5 g)이 5번 연속
→ 실험 종료
4️⃣ 데이터 분석
- 기록된 반응을 바탕으로 50% 기계적 역치(threshold) 계산
- 엑셀 파일을 활용하면 자동으로 역치 값이 계산됨, 연구자가 직접 복잡한 계산을 할 필요 없음.
✅ 결과 해석
- 낮은 역치 → 기계적 이질통 증가 (통증 감각 과민)
- 높은 역치 → 통증 감각 둔화 (진통 효과 가능성)
- 신경손상 모델, 염증 모델 및 진통제 평가에 유용한 실험 방법
✅ 실험 시 고려할 점 & 한계
⚠️ 실험 정확도를 높이기 위한 팁
✔ 실험 환경을 조용하게 유지 (소음 및 외부 자극 최소화)
✔ 일관된 압력으로 필라멘트 적용 (실험자 간 편차 최소화)
✔ 블라인드 실험 권장 (객관적인 데이터 확보)
✔ 반복 실험을 통해 신뢰도 증가
🚨 Von Frey 테스트의 한계
❌ 반사적(reflexive) 반응만 평가 → 동물의 실제 통증 경험을 완전히 반영하지 않을 수 있음.
❌ 실험자 간 차이 가능 → 필라멘트 적용 압력이 연구자마다 다를 수 있음.
❌ 반복 테스트 시 학습 효과 → 마우스가 반복적인 테스트에 익숙해질 가능성 있음.
✅ 참고 문헌
📌 S.R. Chaplan et al. (1994) - "Quantitative assessment of tactile allodynia in the rat paw." Journal of Neuroscience Methods 53, 55-63.
📌 Erin D. Milligan et al. (2000) - "Thermal hyperalgesia and mechanical allodynia produced by intrathecal administration of HIV-1 gp120." Brain Research 861, 105-116.
📌 European Journal of Pharmacology (2007) - "Neurochemical evidence that supraspinally administered gabapentin activates the descending noradrenergic system after peripheral nerve injury."
✅ 결론
Von Frey 테스트는 기계적 이질통을 평가하는 표준 방법으로, 신경손상 및 염증성 통증 연구에서 필수적인 실험임. 50% 역치 계산을 자동화한 엑셀 파일을 활용하면 더 빠르고 정확한 데이터 분석이 가능하므로, 연구 과정의 효율성을 높일 수 있음.
📌 엑셀 파일 첨부하여 실험 데이터 분석을 더욱 쉽게 진행할 수 있도록 준비됨!
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