Un método general para evaluar los efectos de estimulación cerebral profunda en Intravenosa metanfetamina Auto-Administración

El objetivo general de este procedimiento es evaluar los efectos de la estimulación cerebral profunda que está temporal y espacialmente separada del entorno de uso de drogas de metanfetamina intravenosa en roedores. Este método puede ayudar a responder preguntas clave en la psiquiatría de adicciones, tales como: ¿puede la estimulación eléctrica de regiones cerebrales discretas disminuir el abuso de drogas y bajo qué circunstancias es esta terapia más efectiva? La principal ventaja de esta técnica es que la terapia eléctrica se administra en un momento diferente y en un entorno diferente al entorno de consumo de drogas.

Esto se aproxima más a lo que será posible en pacientes humanos. Vinita Batra, una de nuestras becarias postdoctorales en nuestro laboratorio, y el Sr. Glenn Guerin, nuestro técnico jefe de laboratorio, demostrarán este procedimiento. Los preparativos para este experimento se describen en el protocolo de texto.

Para comenzar, cargue las ratas en las cámaras operantes lo más rápido y con calma 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 vía 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 fluido a prueba de fugas sobre la cámara operante. Para que las ratas aprendan rápidamente la tarea de autoadministración, realice las sesiones durante seis horas al día durante cuatro o cinco días consecutivos, y siempre a la misma hora del día. Por cada pulsación 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, haga funcionar a las ratas en sesiones diarias de dos horas, de lunes a viernes, para mantener y refinar su autoadministración de metanfetamina intravenosa. 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 se produce cuando el número acumulado de perfusiones 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 desconecte la correa del lomo 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 la formación de coágulos sanguíneos. Después de la descarga, inserte una funda en cada cánula guía para evitar obstrucciones.

Luego, regresa a la rata a su jaula de origen. Consulte el protocolo de texto sobre cómo probar 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, cubre el exterior de tres paredes con papel rígido opaco 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, soporten los conmutadores para la conexión eléctrica entre la tapa de la cabeza del roedor y el sistema de estimulación. Utilice un sistema de estimulación que pueda suministrar corriente constante a múltiples animales simultáneos para los experimentos de DBS. 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 de electrodos 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 hasta donde podría ir la cabeza de la rata cuando está en cuatro patas 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 humano profundo. 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, cuando cargue las ratas en las cajas, conecte el cable de resorte de acero inoxidable del conmutador a cada pedestal de electrodos en la tapa de la cabeza.

Primero pruebe la impedancia de cada electrodo usando cinco microamperios de corriente a 1000 hercios durante dos segundos. Si la impedancia de un electrodo es igual o inferior a 125 kilo ohmios, proceda con el experimento. Pero si no es así, 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 apliques 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 intravenosa de metanfetamina.

Para el experimento, contrarresta a las ratas en dos grupos, una cohorte de estimulación activa y una cohorte de estimulación simulada que recibe sesiones simuladas. Realiza las sesiones diarias de estimulación cerebral profunda durante cinco días, durante tres horas al día. Observe cuidadosamente a los animales 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 en ratas. Después de la colocación de catéteres yugulares intravenosos y electrodos de estimulación cerebral profunda intracraneal, las ratas adquirieron e intensificaron la autoadministración de drogas después de dos días de acceso prolongado a la metanfetamina. A continuación, las ratas fueron trasladadas a un programa diario de dos horas de entrenamiento operante para prevenir la toxicidad de la metanfetamina y para establecer una tasa estable de respuesta que pudiera ser manipulada por diversas intervenciones terapéuticas.

Al sexto día de entrenamiento operante, las ratas desarrollaron una mayor motivación para tomar el fármaco, como lo indica la aparición de un patrón de carga frontal de ingesta. Este patrón se mantuvo en gran medida durante las sesiones siguientes. Tras el establecimiento de este patrón estabilizado de abuso de drogas, se administró estimulación cerebral profunda según el protocolo descrito.

Esto resultó en una marcada disminución de la autoadministración de metanfetamina intravenosa operante. Una vez dominada, esta técnica se puede completar en un período de dos a cuatro semanas, utilizando entre diez y doce animales por grupo. Esto es ideal para probar los efectos de la estimulación cerebral profunda, dada la vida útil limitada de las tapas para la cabeza y los catéteres intravenosos en roedores que usan metanfetamina.

Este procedimiento se puede utilizar para investigar parámetros eléctricos alternativos, diferentes objetivos cerebrales y nuevos patrones de administración, así como combinaciones de terapia eléctrica y agentes farmacéuticos que pueden resultar en una modificación conductual duradera.