JoVE 実験百科事典
神経科学
0 回視聴 • 7:18 分 • August 29th, 2025
オペラントチャンバー内の薬物中毒のラットモデルから始めます。
ラットは、レバーを押すことによって薬物を自己投与するための静脈内カテーテルが埋め込まれています。
レバーを押すことはセッションの開始時により頻繁に発生し、強迫的な薬物探索行動を示しています。
この薬は中脳辺縁系経路を刺激し、報酬と依存症に関連する領域である側坐核でのドーパミン放出を増加させます。
ドーパミンレベルの上昇はニューロンを刺激し、快感効果と薬物探索行動を強化します。
ラットは、脳深部刺激(DBS)のために側坐核に両側に配置された電極を埋め込まれます。
ラットを刺激装置に移し、電極をシステムに接続します。
高周波パルスを送達して側坐核の活動亢進ニューロンを不活性化し、薬剤の強化効果を軽減します。
ラットをオペラントチャンバーに戻して、薬物探索行動の変化を観察します。
DBS は薬物注入の頻度を効果的に減らし、依存症関連の行動を抑制する可能性を実証します。
行動アーティファクトを最小限に抑えるために、できるだけ迅速かつ落ち着いてラットをオペラントチャンバーにロードします。実験開始前に、ラットのカテーテルを0.1ミリリットルの0.9%生理食塩水で洗い流し、ラインの開存性を確保します。次に、げっ歯類の背中のガイドカニューレにステンレス鋼のスプリングリーシュを取り付けます。
カニューレのもう一方の端を、オペラントチャンバーの上の漏れ防止流体スイベルに接続します。ラットが自己管理タスクを迅速に学習するために、4〜5日間連続して、1日あたり6時間、常に同じ時間にセッションを実行します。レバーを押すたびに、メタンフェタミンを1回注入し、その後、レバーが何も供給しない30秒間のタイムアウトを行います。
最初の週の終わりまでに、げっ歯類は自分自身にメタンフェタミンを投与することに熟達します。トレーニングの2週目には、月曜日から金曜日まで毎日2時間のセッションでラットを走らせ、IVメタンフェタミンの自己投与を維持および改良します。30秒のタイムアウトで、1の固定比率でセッションを継続します。
安定した激しい反応は、3 回連続したセッションごとにメタンフェタミン注入の総数が 10% 未満しか変化しない場合に到達します。安定した激しい反応の別の指標は、最初の 30 分間の累積注入回数が、次の 30 分間の累積注入回数よりも多い場合に発生します。ラットがこの薬物負荷パターンを発症する場合、それは単なるカジュアルな使用ではなく、中毒性のある行動を示しています。
各セッションの最後に、カテーテルを洗い流し、げっ歯類の背中からリードを外すための注射器を準備します。血栓を防ぐために、800 IUのストレプトキナーゼを含む0.9%生理食塩水0.1ミリリットルでラットのカテーテルを洗い流します。フラッシュ後、目詰まりを防ぐために各ガイドカニューレにシースを挿入します。
次に、ネズミをホームケージに戻します。カテーテルの開存性のテストと、この実験の一般的な問題に対処する方法に関するテキストプロトコルを参照してください。この実験のために10〜12個のプレキシガラスボックスを準備します。
各箱の3つの壁の外側を硬い不透明な紙で覆い、ネズミがお互いを見ないようにします。ただし、刺激セッション中に動物を見るために、前壁を空けたままにしてください。次に、ネズミが逃げるのを防ぐために、箱の上部を硬いパネルで部分的に覆いますが、それでも空気の流れは許可します。
トップパネルでは、げっ歯類の頭のキャップと刺激システムの間の電気接続用の整流子を支えます。DBS実験では、複数の動物に同時に一定の電流を供給できる刺激システムを使用します。プログラム可能なインターフェイスが含まれている必要があります。
カスタム長のケーブルを使用して、刺激装置のチャネルポートを各整流子の優れた電子台座に接続します。次に、ステンレス鋼のスプリングに包まれた16インチのケーブルを使用して、整流子の下の電子台座をげっ歯類のヘッドキャップに埋め込まれた電極台座に接続します。ケーブルは、ヘッドキャップに大きな張力を与えることなく、ネズミが囲いのあらゆる領域に自由に移動できるようにする必要があります。
ネズミが4本足でいるときに頭が届く場所まで届くケーブルは、通常、十分な長さです。システムをプログラムするには、ビジュアルプログラミング言語を使用して、実験エンドポイントを満たすために各デバイスが実行する機能、およびリアルタイムで表示するために保存および/または投影するデータを指定します。実験を開始する前に、希望の周波数、パルス幅、振幅を視覚的なコントロールパネルに指定します。
ラットにおける高周波刺激の典型的なパラメータは、臨床ヒト脳深部刺激で使用されるものと同様です。周波数は130〜180ヘルツ、パルス幅は60〜90ミリ秒、電流振幅は100〜250マイクロアンペアです。脳刺激実験では、ラットを箱に積み込む際に、整流子からヘッドキャップの各電極台座にステンレス製のスプリングケーブルを取り付けます。
まず、1000ヘルツで5マイクロアンペアの電流を使用して、各電極のインピーダンスを2秒間テストします。電極のインピーダンスが125キロオーム以下の場合は、実験を続行します。しかし、そうでない場合は、電極の抵抗により電流が治療レベル以下のレベルまで切り捨てられる可能性があるため、実験から動物を削除することを検討してください。
ネズミを慣れさせるために、1つまたは2つの模擬セッションから始めます。これらのセッション中は積極的な治療を適用しないでください。各模擬セッションの直後に、ラットをオペラントボックスに運び、毎日2時間のIVメタンフェタミン自己投与セッションを行います。
実験では、ラットをアクティブ刺激コホートと模擬セッションを受ける偽刺激コホートの2つのグループにバランスをとります。脳深部刺激セッションを5日間、1日3時間毎日行います。各刺激セッションの一部で動物を注意深く観察し、刺激が行動に明らかな変化を引き起こしているかどうかに注意してください。
すべての脳深部刺激セッションの直後に、ラットの毎日の IV メタンフェタミン自己投与セッションを開始します。