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 separada temporal y espacialmente del entorno de consumo de metanfetamina intravenosa en roedores. Este método puede ayudar a responder preguntas clave en la psiquiatría de la adicción, como: ¿puede la estimulación eléctrica de regiones cerebrales específicas disminuir el abuso de drogas, y en 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 distinto al del entorno de consumo de drogas.

Esto se aproxima más a lo que será posible en pacientes humanos. Esta técnica será demostrada por la Dra. Vinita Batra, una de nuestras becarias postdoctorales en nuestro laboratorio, y por el Sr. Glenn Guerin, nuestro técnico principal de laboratorio. Los preparativos para este experimento se describen en el protocolo escrito.

Para comenzar, introduzca las ratas en las cámaras operantes lo más rápido y calmadamente posible para minimizar artefactos conductuales. Lave el catéter de la rata con 0,1 mililitros de solución salina al 0,9 % para asegurar la permeabilidad de la línea antes del inicio del experimento. A continuación, conecte una correa de resorte de acero inoxidable a la cánula guía en la espalda del roedor.

Conecte el otro extremo de la cánula a un conector giratorio hermético al fluido ubicado sobre la cámara operante. Para que las ratas aprendan rápidamente la tarea de autominicistración, realice las sesiones durante seis horas por día durante cuatro o cinco días consecutivos, siempre aproximadamente a la misma hora del día. Por cada pulsación del palanca activa, administre una infusión de metanfetamina, seguida de un período de inactividad de 30 segundos durante el cual la palanca no proporciona nada.

Al final de la primera semana, los roedores estarán hábiles en la administración de metanfetamina. Durante la segunda semana de entrenamiento, realice sesiones diarias de dos horas con las ratas, de lunes a viernes, para mantener y perfeccionar su automedicación intravenosa de metanfetamina. Continúe realizando las sesiones con una razón fija de uno, con intervalos de inactividad de treinta segundos.

Se alcanza una respuesta intensa y estable cuando el número total de infusiones de metanfetamina en cada tres sesiones consecutivas varía menos del diez por ciento. Otro indicador de una 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 droga, indica un comportamiento adictivo, y no simplemente un uso ocasional.

Al final de cada sesión, prepare una jeringa para lavar el catéter y desconecte la correa de la espalda del roedor. Lave el catéter de la rata con 0,1 mililitros de solución salina al 0,9 % que contenga 800 UI de estreptoquinasa para prevenir coágulos sanguíneos. Tras el lavado, inserte una funda en cada cánula guía para evitar obstrucciones.

Luego, devuelva la rata a su jaula de alojamiento. Consulte el protocolo escrito sobre la prueba de permeabilidad de los catéteres y cómo abordar los problemas comunes con este experimento. Prepare diez a doce cajas de Plexiglas para este experimento.

En cada caja, cubra el exterior de tres paredes con papel opaco rígido para impedir que las ratas se vean entre sí. Sin embargo, deje la pared frontal descubierta para poder observar 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 escapen, pero permitiendo aún el flujo de aire.

En el panel superior, coloque los conmutadores para la conexión eléctrica entre la tapa craneal del roedor y el sistema de estimulación. Utilice un sistema de estimulación capaz de entregar corriente constante a múltiples animales simultáneamente para los experimentos de EEC. Debe incluir una interfaz programable.

Con cables de longitud personalizada, conecte los puertos del 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 craneal del roedor utilizando cables de 16 pulgadas encapsulados en un resorte de acero inoxidable. El cable debe permitir un movimiento libre al ratón hacia todas las áreas del recinto sin generar tensión significativa sobre la tapa craneal.

Un cable que alcance hasta donde pueda llegar la cabeza de la rata cuando está sobre sus 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 objetivos 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 cerebral profunda clínica en humanos. Una frecuencia de 130 a 180 hercios, una anchura de pulso de 60 a 90 milisegundos y una amplitud de corriente de 100 a 250 microamperios. Para el experimento de estimulación cerebral, al colocar a las ratas en las cajas, conecte el cable de resorte de acero inoxidable del conmutador a cada pedestal de electrodo en la tapa craneal.

Primero pruebe la impedancia de cada electrodo utilizando cinco microamperios de corriente a 1000 hercios durante dos segundos. Si la impedancia de un electrodo es igual o menor a 125 kiloohmios, continúe con el experimento. Pero si no es así, considere retirar al animal del experimento porque la resistencia del electrodo podría truncar la corriente hasta 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 automedicación intravenosa de metanfetamina.

Para el experimento, asigne aleatoriamente a las ratas en dos grupos, un grupo con estimulación activa y un grupo con estimulación simulada que recibe sesiones falsas. Realice sesiones diarias de estimulación cerebral profunda durante cinco días, tres horas al día. Observe cuidadosamente a los animales durante una parte de cada sesión de estimulación para anotar si la estimulación está provocando alguna alteración evidente en el comportamiento.

Inmediatamente después de cada sesión de estimulación cerebral profunda, inicie la sesión diaria de automedicación intravenosa de metanfetamina en las ratas. Tras la colocación de catéteres intravenosos en la yugular y electrodos de estimulación cerebral profunda intracraneales, las ratas adquirieron y aumentaron la automedicación de drogas tras dos días de acceso prolongado a la metanfetamina. A continuación, las ratas pasaron a un horario operante diario de dos horas para prevenir la toxicidad por metanfetamina y establecer una tasa estable de respuesta que pudiera ser manipulada mediante diversas intervenciones terapéuticas.

Al sexto día de entrenamiento operante, las ratas desarrollaron una motivación aumentada para consumir la droga, indicado por la aparición de un patrón de carga inicial de ingesta. Este patrón se mantuvo en gran medida durante las sesiones posteriores. Tras establecerse este patrón estabilizado de abuso de drogas, se administró estimulación cerebral profunda según el protocolo descrito.

Esto resultó en una disminución notable de la autominiistración operante de metanfetamina IV. Una vez dominada, esta técnica puede completarse en un período de dos a cuatro semanas, utilizando aproximadamente de diez a doce animales por grupo. Esto es ideal para probar los efectos de la estimulación cerebral profunda, dada la vida útil limitada de las coronas craneales y los catéteres IV en roedores que usan metanfetamina.

Este procedimiento puede utilizarse para investigar parámetros eléctricos alternativos, diferentes objetivos cerebrales y patrones de administración novedosos, así como combinaciones de terapia eléctrica y agentes farmacéuticos que podrían resultar en modificaciones conductuales de larga duración.