طريقة عامة لتقييم الأثر العميق تحفيز الدماغ على الوريد الميثامفيتامين الإدارة الذاتية

الهدف العام من هذا الإجراء هو تقييم آثار التحفيز العميق للدماغ الذي يكون منفصلاً زمنياً ومكانياً عن بيئة تعاطي الميثامفيتامين عن طريق الوريد في القوارض. يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على أسئلة رئيسية في الطب النفسي للإدمان، مثل: هل يمكن للتحفيز الكهربائي لمناطق محددة في الدماغ أن يقلل من إساءة استخدام العقاقير، وفي ظل أي ظروف يكون هذا العلاج أكثر فعالية؟ الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أن العلاج الكهربائي يتم تقديمه في وقت مختلف وفي بيئة مختلفة عن بيئة تعاطي العقار.

يقرب هذا بشكل أكبر ما سيكون ممكناً لدى المرضى البشر. ستقوم بشرح هذا الإجراء الدكتورة Vinita Batra، إحدى زميلات ما بعد الدكتوراه في مختبرنا، والسيد Glenn Guerin، كبير فنيي المختبر لدينا. تم توضيح تحضيرات هذه التجربة في البروتوكول النصي.

للبدء، قم بوضع الجرذان في غرف التشغيل بأسرع ما يمكن وبكل هدوء لتقليل الآثار السلوكية العارضة. اغسل قسطرة الجرذ باستخدام 0.1 milliliters من محلول saline بتركيز 0.9% لضمان نفاذية الخط قبل بدء التجربة. بعد ذلك، قم بتوصيل مقود زنبركي من الفولاذ المقاوم للصدأ بالقنية الموجهة الموجودة على ظهر القارض.

قم بتوصيل الطرف الآخر من القنية بدوار سوائل مانع للتسرب فوق غرفة التشغيل. ومن أجل تمكين الجرذان من تعلم مهمة الإعطاء الذاتي بسرعة، قم بإجراء الجلسات لمدة ست ساعات يومياً على مدار أربعة إلى خمسة أيام متتالية، ودائماً في نفس الوقت تقريباً من اليوم. مقابل كل ضغطة على الرافعة النشطة، يتم تقديم حقنة واحدة من methamphetamine، يليها فترة توقف لمدة 30 second لا توفر فيها الرافعة أي شيء.

بحلول نهاية الأسبوع الأول، ستصبح القوارض متمرسة في إعطاء نفسها مادة الميثامفيتامين. وخلال الأسبوع الثاني من التدريب، يتم إخضاع الجرذان لجلسات يومية مدتها ساعتان، من الاثنين إلى الجمعة، للحفاظ على عملية الإعطاء الذاتي للميثامفيتامين عبر الوريد (IV) وتحسينها. استمر في إجراء الجلسات بنسبة ثابتة مقدارها واحد، مع فترات توقف مدتها ثلاثون ثانية.

يتم الوصول إلى استجابة مكثفة ومستقرة عندما يختلف العدد الإجمالي لعمليات حقن الميثامفيتامين عبر كل ثلاث جلسات متتالية بنسبة تقل عن عشرة بالمائة. ويظهر مؤشر آخر للاستجابة المكثفة والمستقرة عندما يكون العدد التراكمي للحقن خلال الثلاثين دقيقة الأولى أكبر من العدد التراكمي للحقن خلال الثلاثين دقيقة الثانية. وعندما تطور الجرذان نمط تحميل الدواء هذا، فإن ذلك يشير إلى سلوك إدماني، وليس مجرد استخدام عارض.

في نهاية كل جلسة، قم بتجهيز سرنجة لغسل القسطرة وفصل الوصلة من ظهر القارض. اغسل قسطرة الجرذ باستخدام 0.1 milliliters من محلول ملحي بتركيز 0.9% يحتوي على 800 IU من streptokinase لمنع تكون الجلطات الدموية. بعد عملية الغسل، أدخل غمدًا في كل كانيولا توجيه لمنع الانسداد.

بعد ذلك، أعد الجرذ إلى قفصه الأصلي. راجع البروتوكول النصي حول اختبار نفاذية القثطرات وكيفية معالجة المشكلات الشائعة في هذه التجربة. قم بتجهيز من عشرة إلى اثني عشر صندوقاً من البلكسي جلاس لهذه التجربة.

قم بتغطية الجدران الخارجية الثلاثة لكل صندوق بورق معتم وصلب لمنع الجرذان من رؤية بعضها البعض. ومع ذلك، اترك الجدار الأمامي مكشوفاً لمراقبة الحيوانات أثناء جلسات التحفيز. بعد ذلك، قم بتغطية الأجزاء العلوية من الصناديق جزئياً بلوحة صلبة لمنع الجرذان من الهروب، مع السماح بتدفق الهواء.

في اللوحة العلوية، قم بتثبيت المبدلات (commutators) الخاصة بالتوصيل الكهربائي بين غطاء رأس القارض ونظام التحفيز. استخدم نظام تحفيز يمكنه تقديم تيار مستمر لعدة حيوانات في وقت واحد لإجراء تجارب التحفيز العميق للدماغ (DBS). ويجب أن يتضمن النظام واجهة قابلة للبرمجة.

باستخدام كابلات ذات أطوال مخصصة، قم بتوصيل منافذ القنوات في أجهزة التحفيز بالقاعدة الإلكترونية العلوية لكل مبدل. بعد ذلك، قم بتوصيل القاعدة الإلكترونية السفلية للمبدل بقاعدة القطب المزروعة في غطاء رأس القارض باستخدام كابلات بطول 16 inch مغلفة بنابض من الفولاذ المقاوم للصدأ. يجب أن يسمح الكابل للجرذ بحرية الحركة في جميع مناطق الحاوية دون التسبب في شد ملحوظ على غطاء الرأس.

عادةً ما يكون الكابل الذي يصل إلى الموضع الذي يمكن أن يصل إليه رأس الجرذ عندما يكون على قوائمه الأربع طويلاً بما يكفي. لبرمجة النظام، استخدم لغة برمجة مرئية لتحديد الوظائف التي سيؤديها كل جهاز لتحقيق الغايات التجريبية، والبيانات التي سيتم تخزينها و/أو عرضها للمشاهدة في الوقت الفعلي. حدد التردد، وعرض النبضة، والسعة المطلوبة في لوحة التحكم المرئية قبل بدء التجربة.

تتشابه المعايير النموذجية للتحفيز عالي التردد في الجرذان مع تلك المستخدمة في التحفيز العميق للدماغ لدى البشر سريرياً؛ حيث يتراوح التردد من 130 إلى 180 Hertz، وعرض النبضة من 60 إلى 90 milliseconds، وسعة التيار من 100 إلى 250 microamps. وفي تجربة تحفيز الدماغ، عند وضع الجرذان في الصناديق، قم بتوصيل كابل الزنبرك المصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ من المبدل (commutator) إلى كل قاعدة قطب كهربائي في غطاء الرأس.

اختبر أولاً ممانعة كل قطب كهربائي باستخدام تيار قدره 5 µA عند تردد 1000 Hz لمدة ثانيتين. إذا كانت ممانعة القطب مساوية لـ 125 kΩ أو أقل، فاستمر في التجربة. أما إذا لم تكن كذلك، ففكر في استبعاد الحيوان من التجربة لأن مقاومة القطب قد تؤدي إلى تقليص التيار إلى مستويات قد تكون دون المستوى العلاجي.

ابدأ بجلسة أو جلستين وهميتين لتعويد الجرذان. لا تطبق أي علاج نشط خلال هذه الجلسات. وفور انتهاء كل جلسة وهمية، انقل الجرذان إلى صناديق التشغيل الإجرائي لجلساتهم اليومية التي تستغرق ساعتين من الإعطاء الذاتي للميثامفيتامين عن طريق الوريد IV.

بالنسبة للتجربة، يتم توزيع الجرذان بشكل متوازن على مجموعتين: مجموعة التحفيز النشط ومجموعة التحفيز الوهمي التي تخضع لجلسات صورية. تُجرى جلسات التحفيز العميق للدماغ يومياً لمدة خمسة أيام، بمعدل ثلاث ساعات في اليوم. تُراقب الحيوانات بعناية خلال جزء من كل جلسة تحفيز لملاحظة ما إذا كان التحفيز يسبب أي تغيير واضح في السلوك.

مباشرة بعد كل جلسة تحفيز عميق للدماغ، ابدأ جلسة الإعطاء الذاتي اليومي للميثامفيتامين عبر الوريد للفئران. بعد تركيب القثطرات الوريدية في الوريد الوداجي وأقطاب التحفيز العميق للدماغ داخل الجمجمة، اكتسبت الفئران سلوك الإعطاء الذاتي للدواء وزادت جرعاته بعد يومين من الوصول الممتد للميثامفيتامين. بعد ذلك، نُقلت الفئران إلى جدول تدريب إجرائي يومي لمدة ساعتين لمنع تسمم الميثامفيتامين ولتأسيس معدل استجابة مستقر يمكن التحكم فيه من خلال التدخلات العلاجية المختلفة.

بحلول اليوم السادس من التدريب الإجرائي، طورت الجرذان دافعاً متزايداً لتناول العقار، وهو ما ظهر من خلال بروز نمط استهلاك يتركز في بداية الجلسة. وقد استمر هذا النمط إلى حد كبير خلال الجلسات اللاحقة. وبعد ترسيخ نمط إساءة استخدام العقار المستقر هذا، تم تطبيق التحفيز العميق للدماغ وفقاً للبروتوكول الموصوف.

أدى ذلك إلى انخفاض ملحوظ في الإدارة الذاتية لـ methamphetamine عبر الوريد (IV) بنظام التشغيل. وبمجرد إتقان هذه التقنية، يمكن إتمامها في إطار زمني يتراوح بين أسبوعين إلى أربعة أسابيع، باستخدام حوالي عشرة إلى اثني عشر حيواناً لكل مجموعة. وتعد هذه الطريقة مثالية لاختبار تأثيرات التحفيز العميق للدماغ، نظراً للعمر الافتراضي المحدود لأغطية الرأس والقساطر الوريدية (IV) في القوارض التي تستخدم methamphetamine.

يمكن استخدام هذا الإجراء لاستقصاء بارامترات كهربائية بديلة، وأهداف دماغية مختلفة، وأنماط توصيل مستحدثة، بالإضافة إلى توليفات من العلاج الكهربائي والعوامل الدوائية التي قد تؤدي إلى تعديل سلوكي طويل الأمد.