Un metodo generale per la valutazione effetti di stimolazione cerebrale profonda per via endovenosa Methamphetamine Self-Amministrazione

L'obiettivo generale di questa procedura è valutare gli effetti della stimolazione cerebrale profonda che è temporalmente e spazialmente separata dall'ambiente di uso di droghe di metanfetamina per via endovenosa nei roditori. Questo metodo può aiutare a rispondere a domande chiave nella psichiatria delle dipendenze, come ad esempio: la stimolazione elettrica di regioni cerebrali discrete può ridurre l'abuso di droghe e in quali circostanze questa terapia è più efficace? Il vantaggio principale di questa tecnica è che l'elettroterapia viene erogata in un momento diverso e in un contesto diverso rispetto all'ambiente di uso della droga.

Questo si avvicina più da vicino a ciò che sarà possibile nei pazienti umani. A dimostrare questa procedura saranno la Dott.ssa Vinita Batra, uno dei nostri borsisti post-dottorato nel nostro laboratorio, e il Sig. Glenn Guerin, il nostro capo tecnico di laboratorio. I preparativi per questo esperimento sono descritti nel protocollo di testo.

Per iniziare, carica i ratti nelle camere operative il più rapidamente e con calma possibile per ridurre al minimo gli artefatti comportamentali. Lavare il catetere del ratto con 0,1 millilitri di soluzione salina allo 0,9% per garantire la pervietà della linea prima dell'inizio dell'esperimento. Quindi, attacca un guinzaglio a molla in acciaio inossidabile alla cannula guida sul dorso del roditore.

Collegare l'altra estremità della cannula a una girella del fluido a tenuta stagna sopra la camera operativa. Affinché i ratti imparino rapidamente il compito di autosomministrazione, eseguire le sessioni per sei ore al giorno per quattro o cinque giorni consecutivi e sempre alla stessa ora del giorno. Per ogni pressione attiva della leva, fornire un'infusione di metanfetamina, seguita da un timeout di 30 secondi in cui la leva non fornisce nulla.

Entro la fine della prima settimana, i roditori saranno abili nel somministrarsi metanfetamina. Durante la seconda settimana di addestramento, fai correre i ratti in sessioni giornaliere di due ore, dal lunedì al venerdì, per mantenere e perfezionare la loro autosomministrazione di metanfetamina per via endovenosa. Continuare a condurre le sessioni con un rapporto fisso di uno, con timeout di trenta secondi.

La risposta stabile e intensa viene raggiunta quando il numero totale di infusioni di metanfetamina in ogni tre sessioni consecutive varia di meno del dieci percento. Un altro indicatore di risposta intensa stabile si verifica quando il numero cumulativo di infusioni nei primi trenta minuti è maggiore del numero cumulativo di infusioni durante i secondi trenta minuti. Quando i ratti sviluppano questo modello di carico di droga, indica un comportamento di dipendenza e non semplicemente un uso occasionale.

Al termine di ogni sessione, preparare una siringa per lavare il catetere e scollegare il guinzaglio dalla schiena del roditore. Lavare il catetere del ratto con 0,1 millilitri di soluzione salina allo 0,9% contenente 800 UI di streptochinasi per prevenire la formazione di coaguli di sangue. Dopo il lavaggio, inserire una guaina su ciascuna cannula guida per evitare l'intasamento.

Quindi, riporta il topo nella sua gabbia di casa. Consulta il protocollo di testo sul test della pervietà dei cateteri e su come affrontare i problemi comuni con questo esperimento. Prepara da dieci a dodici scatole di plexiglas per questo esperimento.

Su ogni scatola, copri l'esterno di tre pareti con carta rigida opaca per evitare che i topi si vedano. Tuttavia, lasciare la parete frontale libera per vedere gli animali durante le sessioni di stimolazione. Successivamente, copri parzialmente la parte superiore delle scatole con un pannello rigido per evitare che i ratti fuoriescano, ma consentendo comunque il flusso d'aria.

Sul pannello superiore, sostenere i commutatori per il collegamento elettrico tra il cappuccio della testa del roditore e il sistema di stimolazione. Utilizzare un sistema di stimolazione in grado di fornire corrente costante a più animali contemporaneamente per gli esperimenti DBS. Dovrebbe includere un'interfaccia programmabile.

Con cavi di lunghezza personalizzata, collegare le porte dei canali degli stimolatori al piedistallo elettronico superiore di ciascun commutatore. Quindi, collegare il piedistallo elettronico inferiore del commutatore al piedistallo dell'elettrodo impiantato sul cappuccio della testa del roditore utilizzando cavi da 16 pollici racchiusi in una molla in acciaio inossidabile. Il cavo dovrebbe consentire al ratto di muoversi liberamente in ogni area dell'involucro senza creare tensioni significative sul cappuccio della testa.

Un cavo che raggiunge il punto in cui potrebbe andare la testa del topo quando è su quattro piedi è solitamente abbastanza lungo. Per programmare il sistema, utilizzare un linguaggio di programmazione visuale per specificare quali funzioni ciascun dispositivo eseguirà per raggiungere i punti finali sperimentali e quali dati verranno memorizzati e/o proiettati per la visualizzazione in tempo reale. Specificare la frequenza, l'ampiezza dell'impulso e l'ampiezza desiderate nel pannello di controllo visivo prima dell'inizio dell'esperimento.

I parametri tipici per la stimolazione ad alta frequenza nei ratti sono simili a quelli utilizzati nella stimolazione cerebrale profonda umana clinica. Una frequenza da 130 a 180 Hertz, un'ampiezza dell'impulso da 60 a 90 millisecondi e un'ampiezza di corrente da 100 a 250 microampere. Per l'esperimento di stimolazione cerebrale, quando si caricano i ratti nelle scatole, collegare il cavo a molla in acciaio inossidabile dal commutatore a ciascun piedistallo dell'elettrodo sul cappuccio della testa.

Per prima cosa testare l'impedenza di ciascun elettrodo utilizzando cinque microampere di corrente a 1000 Hertz per due secondi. Se l'impedenza di un elettrodo è uguale o inferiore a 125 kilo Ohm, procedere con l'esperimento. Ma in caso contrario, prendi in considerazione la possibilità di rimuovere l'animale dall'esperimento perché la resistenza dell'elettrodo potrebbe troncare la corrente a livelli potenzialmente sub-terapeutici.

Inizia con una o due sessioni simulate per abituare i topi. Non applicare alcuna terapia attiva durante queste sessioni. Immediatamente dopo ogni sessione simulata, trasporta i ratti nelle scatole operative per la loro sessione quotidiana di due ore di autosomministrazione di metanfetamina per via endovenosa.

Per l'esperimento, controbilanciare i ratti in due gruppi, una coorte di stimolazione attiva e una coorte di stimolazione fittizia che ottiene sessioni simulate. Esegui le sessioni quotidiane di stimolazione cerebrale profonda per cinque giorni, per tre ore al giorno. Osservare attentamente gli animali durante una parte di ogni sessione di stimolazione per notare se la stimolazione sta causando una chiara alterazione del comportamento.

Subito dopo ogni sessione di stimolazione cerebrale profonda, iniziare la sessione giornaliera di autosomministrazione di metanfetamina per via endovenosa dei ratti. Dopo il posizionamento di cateteri giugulari per via endovenosa ed elettrodi di stimolazione cerebrale profonda intracranica, i ratti hanno acquisito e intensificato l'autosomministrazione del farmaco dopo due giorni di accesso prolungato alla metanfetamina. Successivamente, i ratti sono stati sottoposti a un programma giornaliero di due ore di allenamento operante per prevenire la tossicità della metanfetamina e per stabilire un tasso stabile di risposta che potrebbe essere manipolato da vari interventi terapeutici.

Entro il sesto giorno di addestramento operativo, i ratti hanno sviluppato una maggiore motivazione ad assumere il farmaco, come indicato dall'emergere di un modello di assunzione di carico frontale. Questo modello è stato ampiamente sostenuto nelle sessioni successive. Dopo l'instaurazione di questo modello di abuso di droghe stabilizzato, è stata somministrata la stimolazione cerebrale profonda secondo il protocollo descritto.

Ciò ha comportato una marcata diminuzione dell'autosomministrazione operante di metanfetamina per via endovenosa. Una volta padroneggiata, questa tecnica può essere completata in un lasso di tempo da due a quattro settimane, utilizzando da dieci a dodici animali per gruppo. Questo è l'ideale per testare gli effetti della stimolazione cerebrale profonda, data la durata limitata dei cappucci per la testa e dei cateteri IV nei roditori che usano metanfetamina.

Questa procedura può essere utilizzata per studiare parametri elettrici alternativi, diversi bersagli cerebrali e nuovi modelli di consegna, nonché combinazioni di terapia elettrica e agenti farmaceutici che possono portare a modifiche comportamentali di lunga durata.