静脈内メタンフェタミン自己管理に脳深部刺激効果を評価するための一般的な方法

この手順の全体的な目標は、げっ歯類の静脈内メタンフェタミンの薬物使用環境から時間的および空間的に分離した脳深部刺激療法の影響を評価することです。この方法は、依存症精神医学における重要な疑問、例えば、脳の離散的な領域への電気刺激は薬物乱用を減らすことができるのか、この治療法はどのような状況で最も効果的なのか、といった疑問に答えるのに役立ちます。この技術の主な利点は、電気療法が薬物使用環境とは異なる時間と異なる環境で行われることです。

これは、人間の患者で可能になることにより近づいています。この手順を実演するのは、当研究室のポスドク研究員の一人であるVinita Batra博士と、主任検査技師のGlenn Guerin氏です。この実験の準備は、テキストプロトコルで概説されています。

まず、ラットをできるだけ早く落ち着いてオペラントチャンバーにロードして、行動のアーティファクトを最小限に抑えます。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、実験開始前にラインの開存性を確保します。次に、げっ歯類の背中にあるガイドカニューレにステンレス製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。ラットが自己管理課題を迅速に学習するために、セッションを1日6時間、連続して4〜5日間、常に同じ時間帯に実行します。アクティブ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長けています。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。1 の固定比率でセッションを続行し、30 秒のタイムアウトを挟みます。

安定した、強烈な反応は、連続する3回のセッションごとのメタンフェタミン注入の総数が10パーセント未満で変動する場合に達成されます。安定した激しい反応を示す別の指標は、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大き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と、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、800IU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。.フラッシュに続いて、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、ラットをホームケージに戻します。カテーテルの開存性試験と、この実験の一般的な問題への対処方法については、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。

各ボックスで、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るのを防ぎます。ただし、刺激セッション中に動物を見るために、正面の壁を空けておきます。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を確保します。

トップパネルで、げっ歯類のヘッドキャップと刺激システムとの間の電気的接続のために整流子を支えます。DBS実験には、複数の同時動物に定電流を流すことができる刺激システムを使用してください。プログラム可能なインターフェイスを含める必要があります。

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、整流子の劣った電子台座を、ネズミのヘッドキャップに埋め込まれた電極台座に、ステンレス製のバネに包まれた16インチのケーブルで接続します。ケーブルは、ヘッドキャップに大きな張力をかけることなく、ラットがエンクロージャーのすべての領域に自由に移動できるようにする必要があります。

ネズミの頭が4フィートのときに行くことができる場所に到達するケーブルは、通常、十分に長いです。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、各デバイスが実験エンドポイントを満たすために実行する機能と、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、目的の周波数、パルス幅、および振幅をビジュアルコントロールパネルに指定します。

ラットの高周波刺激の典型的なパラメータは、臨床的なヒト脳深部刺激療法で使用されるものと似ています。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、ラットを箱に装填する際に、整流子からのステンレス製スプリングケーブルをヘッドキャップの各電極台座に取り付けます。

まず、1000ヘルツで5マイクロアンペアの電流を2秒間使用して、各電極のインピーダンスをテストします。電極のインピーダンスが125キロオーム以下の場合は、実験を進めます。しかし、そうでない場合は、電極の抵抗によって電流が治療以下のレベルに切り捨てられる可能性があるため、実験から動物を除外することを検討してください。

ラット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取得する偽刺激コホートの2つのグループに釣り合わせます。毎日、脳深部刺激療法を5日間、1日3時間行います。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。

脳深部刺激療法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。静脈内頸静脈カテーテルと頭蓋内脳深部刺激電極の配置に続いて、ラットはメタンフェタミンへの2日間の延長アクセス後に薬物自己投与を獲得し、エスカレートしました。.次に、ラットを毎日2時間のオペラントトレーニングのスケジュールに移行して、メタンフェタミンの毒性を防ぎ、さまざまな治療介入によって操作できる安定した反応速度を確立しました。

オペラント訓練の6日目までに、ラットは、摂取のフロントローディングパターンの出現によって示されるように、薬物を服用する動機付けを発達させました。このパターンは、その後のセッションで主に維持されました。この安定した薬物乱用パターンの確立に続いて、説明されたプロトコルに従って脳深部刺激療法が実施されました。

これにより、オペラントIVメタンフェタミンの自己投与が著しく減少しました。.一度習得すると、このテクニックは、グループごとに約10〜12匹の動物を使用して、2〜4週間の時間枠で完了することができます。これは、メタンフェタミンを使用するげっ歯類のヘッドキャップとIVカテーテルの寿命が限られていることを考えると、脳深部刺激療法の効果をテストするのに理想的です。

この手順は、代替の電気的パラメータ、異なる脳標的、および新しい送達パターン、および長期にわたる行動変化をもたらす可能性のある電気療法と医薬品の組み合わせを調査するために使用できます。