Estimulación cerebral profunda como tratamiento para la adicción a las drogas en un modelo de rata

Comience con un modelo de rata de adicción a las drogas dentro de una cámara operante.

La rata tiene un catéter intravenoso implantado para autoadministrarse medicamentos presionando una palanca.

La presión de la palanca es más frecuente al comienzo de las sesiones, lo que indica un comportamiento compulsivo de búsqueda de drogas.

La droga estimula la vía mesolímbica, aumentando la liberación de dopamina en el núcleo accumbens, una región relacionada con la recompensa y la adicción.

Los niveles elevados de dopamina estimulan las neuronas, reforzando los efectos placenteros y el comportamiento de búsqueda de drogas.

A la rata se le implantan electrodos colocados bilateralmente en el núcleo accumbens para la estimulación cerebral profunda (DBS).

Transfiera la rata a un aparato de estimulación y conecte los electrodos al sistema.

Envía pulsos de alta frecuencia para inactivar las neuronas hiperactivas en el núcleo accumbens, reduciendo los efectos de refuerzo del fármaco.

Regrese la rata a la cámara operante para observar cambios en el comportamiento de búsqueda de drogas.

DBS disminuye efectivamente la frecuencia de las infusiones de drogas, lo que demuestra su potencial para suprimir los comportamientos relacionados con la adicción.

Cargue las ratas en las cámaras operantes lo más rápido y tranquilo posible para minimizar los artefactos de comportamiento. Enjuague el catéter de la rata con 0,1 mililitros de solución salina al 0,9% para asegurar la permeabilidad de la línea antes del comienzo del experimento. A continuación, coloque una correa de resorte de acero inoxidable en la cánula guía en la espalda del roedor.

Conecte el otro extremo de la cánula a un eslabón giratorio de líquido a prueba de fugas sobre la cámara operante. Para que las ratas aprendan rápidamente la tarea de autoadministración, ejecute las sesiones durante seis horas por día durante cuatro o cinco días consecutivos, y siempre a la misma hora del día. Por cada prensa de palanca activa, proporcione una infusión de metanfetamina, seguida de un tiempo de espera de 30 segundos en el que la palanca no suministre nada.

Al final de la primera semana, los roedores serán expertos en administrarse metanfetamina. Durante la segunda semana de entrenamiento, ejecute las ratas en sesiones diarias de dos horas, de lunes a viernes, para mantener y refinar su autoadministración intravenosa de metanfetamina. Continúe realizando las sesiones en una proporción fija de uno, con tiempos muertos de treinta segundos.

La respuesta estable e intensa se alcanza cuando el número total de infusiones de metanfetamina en cada tres sesiones consecutivas varía en menos del diez por ciento. Otro indicador de respuesta intensa estable ocurre cuando el número acumulado de infusiones durante los primeros treinta minutos es mayor que el número acumulado de infusiones durante los segundos treinta minutos. Cuando las ratas desarrollan este patrón de carga de drogas, indica un comportamiento adictivo y no simplemente un uso casual.

Al final de cada sesión, prepare una jeringa para enjuagar el catéter y desconectar la correa de la espalda del roedor. Enjuague el catéter de la rata con 0,1 mililitros de solución salina al 0,9% que contenga 800 UI de estreptoquinasa para prevenir coágulos de sangre. Después de la descarga, inserte una funda en cada cánula guía para evitar obstrucciones.

Luego, regrese la rata a su jaula de origen. Consulte el protocolo de texto sobre la prueba de la permeabilidad de los catéteres y cómo abordar problemas comunes con este experimento. Prepare de diez a doce cajas de plexiglás para este experimento.

En cada caja, cubra el exterior de tres paredes con papel opaco rígido para evitar que las ratas se vean entre sí. Sin embargo, deje la pared frontal despejada para ver a los animales durante las sesiones de estimulación. A continuación, cubra parcialmente la parte superior de las cajas con un panel duro para evitar que las ratas se escapen, pero aún permitiendo el flujo de aire.

En el panel superior, soporte los conmutadores para la conexión eléctrica entre la tapa de la cabeza de roedores y el sistema de estimulación. Utilice un sistema de estimulación que pueda suministrar corriente constante a varios animales simultáneos para los experimentos de ECP. Debe incluir una interfaz programable.

Con cables de longitud personalizada, conecte los puertos de canal de los estimuladores al pedestal electrónico superior de cada conmutador. Luego, conecte el pedestal electrónico inferior del conmutador al pedestal del electrodo implantado en la tapa de la cabeza del roedor usando cables de 16 pulgadas encerrados en un resorte de acero inoxidable. El cable debe permitir el libre movimiento de la rata a todas las áreas del recinto sin crear una tensión significativa en la tapa de la cabeza.

Un cable que llega a donde podría ir la cabeza de la rata cuando está en cuatro pies suele ser lo suficientemente largo. Para programar el sistema, utilice un lenguaje de programación visual para especificar qué funciones realizará cada dispositivo para cumplir con los puntos finales experimentales y qué datos se almacenarán y/o proyectarán para su visualización en tiempo real. Especifique la frecuencia, el ancho de pulso y la amplitud deseados en el panel de control visual antes del inicio del experimento.

Los parámetros típicos para la estimulación de alta frecuencia en ratas son similares a los utilizados en la estimulación clínica del cerebro profundo humano. Una frecuencia de 130 a 180 hercios, un ancho de pulso de 60 a 90 milisegundos y una amplitud de corriente de 100 a 250 microamperios. Para el experimento de estimulación cerebral, al cargar las ratas en las cajas, conecte el cable de resorte de acero inoxidable del conmutador a cada pedestal de electrodo en la tapa de la cabeza.

Primero pruebe la impedancia de cada electrodo usando cinco microamperios de corriente a 1000 Hertz durante dos segundos. Si la impedancia de un electrodo es igual o inferior a 125 kilo ohmios, continúe con el experimento. Pero si no, considere retirar al animal del experimento porque la resistencia del electrodo puede truncar la corriente a niveles potencialmente subterapéuticos.

Comience con una o dos sesiones simuladas para habituar a las ratas. No aplique ninguna terapia activa durante estas sesiones. Inmediatamente después de cada sesión simulada, transporte a las ratas a las cajas operantes para su sesión diaria de dos horas de autoadministración de metanfetamina intravenosa.

Para el experimento, equilibre las ratas en dos grupos, una cohorte de estimulación activa y una cohorte de estimulación simulada que recibe sesiones simuladas. Realice las sesiones diarias de estimulación cerebral profunda durante cinco días, durante tres horas al día. Observe a los animales cuidadosamente durante una parte de cada sesión de estimulación para notar si la estimulación está causando alguna alteración clara en el comportamiento.

Inmediatamente después de cada sesión de estimulación cerebral profunda, comience la sesión diaria de autoadministración de metanfetamina intravenosa de ratas.