Une méthode générale pour évaluer les effets sur la stimulation cérébrale profonde intraveineuse méthamphétamine auto-administration

L’objectif global de cette procédure est d’évaluer les effets d’une stimulation cérébrale profonde qui est temporellement et spatialement séparée de l’environnement de consommation de méthamphétamine intraveineuse chez les rongeurs. Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés en psychiatrie de la toxicomanie, telles que : la stimulation électrique de régions cérébrales discrètes peut-elle réduire l’abus de drogues, et dans quelles circonstances cette thérapie est-elle la plus efficace ? Le principal avantage de cette technique est que l’électrothérapie est administrée à un moment différent et dans un cadre différent de l’environnement de consommation de drogues.

Cela se rapproche davantage de ce qui sera possible chez les patients humains. La démonstration de cette procédure sera assurée par le Dr Vinita Batra, l’une de nos boursières postdoctorales dans notre laboratoire, et M. Glenn Guerin, notre technicien de laboratoire en chef. Les préparatifs de cette expérience sont décrits dans le protocole de texte.

Pour commencer, chargez les rats dans les chambres opérantes aussi rapidement et calmement que possible afin de minimiser les artefacts comportementaux. Rincer le cathéter du rat avec 0,1 millilitre de solution saline à 0,9 % pour assurer 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. Après la mise en place de cathéters jugulaires intraveineux et d’électrodes de stimulation cérébrale profonde intracrânienne, les rats ont acquis et intensifié l’auto-administration de drogue après deux jours d’accès prolongé à la méthamphétamine. Ensuite, les rats ont été soumis à un programme quotidien de deux heures d’entraînement opérationnel afin de prévenir la toxicité de la méthamphétamine et d’établir un taux de réponse stable qui pourrait être manipulé par diverses interventions thérapeutiques.

Au sixième jour de l’entraînement opérant, les rats ont développé une motivation accrue pour prendre le médicament, comme l’indique l’émergence d’un modèle de prise en charge frontale. Cette tendance s’est largement maintenue au cours des séances suivantes. Après l’établissement de ce modèle de toxicomanie stabilisée, une stimulation cérébrale profonde a été administrée selon le protocole décrit.

Cela a entraîné une diminution marquée de l’auto-administration de méthamphétamine par voie intraveineuse. Une fois maîtrisée, cette technique peut être réalisée dans un délai de deux à quatre semaines, en utilisant environ dix à douze animaux par groupe. Ceci est idéal pour tester les effets de la stimulation cérébrale profonde, étant donné la durée de vie limitée des capuchons de tête et des cathéters IV chez les rongeurs utilisant de la méthamphétamine.

Cette procédure peut être utilisée pour étudier d’autres paramètres électriques, différentes cibles cérébrales et de nouveaux modes d’administration, ainsi que des combinaisons d’électrothérapie et d’agents pharmaceutiques pouvant entraîner une modification comportementale durable.