La stimulation cérébrale profonde comme traitement de la toxicomanie dans un modèle de rat

Commençons par un modèle de rat de toxicomanie à l’intérieur d’une chambre opérante.

Le rat a un cathéter intraveineux implanté pour s’auto-administrer des médicaments en appuyant sur un levier.

L’appui sur le levier est plus fréquent au début des séances, indiquant un comportement compulsif de recherche de drogue.

La drogue stimule la voie mésolimbique, augmentant la libération de dopamine dans le noyau accumbens, une région liée à la récompense et à la dépendance.

Des niveaux élevés de dopamine stimulent les neurones, renforçant les effets agréables et le comportement de recherche de drogue.

Le rat est implanté avec des électrodes placées bilatéralement dans le noyau accumbens pour une stimulation cérébrale profonde (DBS).

Transférez le rat dans un appareil de stimulation et connectez les électrodes au système.

Délivrer des impulsions à haute fréquence pour inactiver les neurones hyperactifs dans le noyau accumbens, réduisant ainsi les effets de renforcement du médicament.

Renvoyez le rat dans la chambre opérante pour observer les changements dans le comportement de recherche de drogue.

La SCP diminue efficacement la fréquence des perfusions de drogues, démontrant ainsi son potentiel à supprimer les comportements liés à la dépendance.

Chargez les rats dans les chambres opérantes aussi rapidement et calmement que possible pour minimiser les artefacts comportementaux. Rincer le cathéter du rat avec 0,1 millilitre de solution saline à 0,9 % pour s’assurer de la perméabilité de la ligne avant le début de l’expérience. Ensuite, fixez une laisse à ressort en acier inoxydable à la canule de guidage sur le dos du rongeur.

Connectez l’autre extrémité de la canule à un émerillon de liquide étanche au-dessus de la chambre opérante. Pour que les rats apprennent rapidement la tâche d’auto-administration, exécutez les séances pendant six heures par jour pendant quatre à cinq jours consécutifs, et toujours à peu près au même moment de la journée. Pour chaque pression active sur le levier, fournissez une perfusion de méthamphétamine, suivie d’un délai d’attente de 30 secondes pendant lequel le levier ne fournit rien.

À la fin de la première semaine, les rongeurs seront aptes à s’administrer de la méthamphétamine. Au cours de la deuxième semaine de formation, faites fonctionner les rats lors de séances quotidiennes de deux heures, du lundi au vendredi, pour maintenir et affiner leur auto-administration de méthamphétamine par voie intraveineuse. Continuez à diriger les séances selon un ratio fixe de un, avec des temps morts de trente secondes.

Une réponse stable et intense est atteinte lorsque le nombre total de perfusions de méthamphétamine au cours de chaque trois séances consécutives varie de moins de dix pour cent. Un autre indicateur de réponse intense stable se produit lorsque le nombre cumulé de perfusions au cours des trente premières minutes est supérieur au nombre cumulé de perfusions au cours des trente secondes secondes. Lorsque les rats développent ce modèle de charge de drogue, cela indique un comportement addictif, et pas simplement une consommation occasionnelle.

À la fin de chaque séance, préparez une seringue pour rincer le cathéter et débranchez la laisse du dos du rongeur. Rincez le cathéter du rat avec 0,1 millilitre de solution saline à 0,9 % contenant 800 UI de streptokinase pour prévenir la formation de caillots sanguins. Après le rinçage, insérez une gaine sur chaque canule de guidage pour éviter le colmatage.

Ensuite, remettez le rat dans sa cage d’origine. Voir le protocole textuel sur le test de perméabilité des cathéters et comment résoudre les problèmes courants avec cette expérience. Préparez dix à douze boîtes en plexiglas pour cette expérience.

Sur chaque boîte, couvrez l’extérieur de trois murs avec du papier opaque rigide pour empêcher les rats de se voir. Cependant, laissez la paroi avant dégagée pour voir les animaux pendant les séances de stimulation. Ensuite, couvrez partiellement le dessus des boîtes avec un panneau dur pour empêcher les rats de s’échapper, tout en permettant à l’air de circuler.

Sur le panneau supérieur, supportez les commutateurs pour la connexion électrique entre le capuchon de tête de rongeur et le système de stimulation. Utilisez un système de stimulation capable de fournir un courant constant à plusieurs animaux simultanés pour les expériences DBS. Il doit inclure une interface programmable.

À l’aide de câbles de longueur personnalisée, connectez les ports de canal des stimulateurs au socle électronique supérieur de chaque commutateur. Ensuite, connectez le socle électronique inférieur du collecteur au socle d’électrode implanté sur le capuchon de la tête du rongeur à l’aide de câbles de 16 pouces enfermés dans un ressort en acier inoxydable. Le câble doit permettre au rat de se déplacer librement dans toutes les zones de l’enclos sans créer de tension significative sur le capuchon de la tête.

Un câble qui atteint l’endroit où la tête du rat pourrait aller lorsqu’il est sur quatre pieds est généralement assez long. Pour programmer le système, utilisez un langage de programmation visuel pour spécifier les fonctions que chaque appareil exécutera pour atteindre les points finaux expérimentaux, et quelles données seront stockées et/ou projetées pour être visualisées en temps réel. Spécifiez la fréquence, la largeur d’impulsion et l’amplitude souhaitées dans le panneau de commande visuel avant le début de l’expérience.

Les paramètres typiques de la stimulation à haute fréquence chez le rat sont similaires à ceux utilisés dans la stimulation clinique du cerveau profond humain. Une fréquence de 130 à 180 Hertz, une largeur d’impulsion de 60 à 90 millisecondes et une amplitude de courant de 100 à 250 microampères. Pour l’expérience de stimulation cérébrale, lors du chargement des rats dans les boîtes, fixez le câble à ressort en acier inoxydable du collecteur à chaque socle d’électrode sur le capuchon de la tête.

Testez d’abord l’impédance de chaque électrode en utilisant cinq microampères de courant à 1000 Hertz pendant deux secondes. Si l’impédance d’une électrode est égale ou inférieure à 125 kilo Ohms, procédez à l’expérience. Mais si ce n’est pas le cas, envisagez de retirer l’animal de l’expérience, car la résistance de l’électrode peut tronquer le courant à des niveaux potentiellement sous-thérapeutiques.

Commencez par une ou deux séances de simulation pour habituer les rats. N’appliquez aucune thérapie active pendant ces séances. Immédiatement après chaque séance simulée, transportez les rats vers les boîtes opérantes pour leur séance quotidienne de deux heures d’auto-administration de méthamphétamine par voie intraveineuse.

Pour l’expérience, contrebalancez les rats en deux groupes, une cohorte de stimulation active et une cohorte de stimulation simulée qui reçoit des séances simulées. Effectuez les séances quotidiennes de stimulation cérébrale profonde pendant cinq jours, à raison de trois heures par jour. Observez attentivement les animaux pendant une partie de chaque séance de stimulation pour noter si la stimulation provoque une altération claire du comportement.

Directement après chaque séance de stimulation cérébrale profonde, commencez la séance quotidienne d’auto-administration de méthamphétamine par voie intraveineuse chez les rats.