Studia nad samodzielnym administrowaniem

Badania nad samodzielnym podawaniem leków u gryzoni modelują ludzkie zachowanie związane z poszukiwaniem nagrody i uzależnieniem. Kompulsywne zażywanie narkotyków jest poważnym problemem społecznym, dlatego naukowcy próbują rozszyfrować neurobiologię leżącą u podstaw uzależnienia od narkotyków i uzależnienia. Reakcje gryzoni na uzależniające narkotyki są podobne do ludzkich i wykazują wiele cech charakterystycznych dla zachowań uzależniających, takich jak wycofanie i zwiększone samodzielne administrowanie.

W tym filmie omówione zostaną niektóre koncepcje leżące u podstaw badań nad samodzielnym podawaniem, omówione zostaną podstawowe protokoły eksperymentalne i przyjrzymy się niektórym eksperymentom przeprowadzanym obecnie w laboratoriach uzależnień.

Zacznijmy od omówienia, co obecnie wiadomo o uzależnieniu i w jaki sposób samodzielne podawanie u gryzoni może być wykorzystane do badania tego zjawiska behawioralnego.

Zachowania związane z zażywaniem narkotyków są często inicjowane i kontynuowane z powodu wywołanego substancją uczucia przyjemności, w którym pośredniczą ścieżki nagrody w mózgu. Główny szlak nagrody jest dopaminergiczny i biegnie od brzusznego obszaru nakrywki do jądra półleżącego. Dodatkowo ciało migdałowate, kora przedczołowa i hipokamp są również aktywowane w odpowiedzi na nagrodę. Sugeruje się, że są one zaangażowane w związane z narkotykami przetwarzanie emocjonalne, planowanie i pamięć.

Wzmocnienie behawioralne wywołane przez te nagradzające uczucia często prowadzi do uzależnienia, co przejawia się w zwiększonym samozarządzaniu. Gryzonie można wyszkolić do samodzielnego podawania za pomocą komory operacyjnej, w której naciśnięcie dźwigni może być nagrodzone wlewem leku. Zwierzęta często uczą się kojarzyć zachowanie z nagrodą, a ta nauka może być wykorzystana do testowania potencjału uzależniającego związków.

Teraz, gdy dowiedziałeś się już o uzależnieniu, spójrzmy na ogólny protokół samodzielnego administrowania.

Jak wspomniano wcześniej, badania samodzielnego podawania leków są wykonywane w pudełku do kondycjonowania instrumentalnego. Aby ograniczyć bodźce zewnętrzne, pudełko umieszczono w komorze tłumiącej dźwięk. Różne komponenty, takie jak lampki sygnalizacyjne, głośniki i oświetlenie domowe, mogą być używane jako część konfiguracji eksperymentalnej. Zazwyczaj w pudełku dostępne są dwie dźwignie, jedna "aktywna", która uruchamia dostarczenie nagrody, a druga "nieaktywna", która nie zapewnia żadnej odpowiedzi.

Ustalenie drogi podania leku jest krytycznym pierwszym krokiem. Podawanie dożylne jest najczęstszą metodą, ponieważ ta droga zapewnia szybki wychwyt i niemal natychmiastową indukcję nagrody. Naśladuje również najczęstszy sposób podawania środków odurzających u ludzi. Inną powszechnie stosowaną drogą jest droga wewnątrzczaszkowa, która również prowadzi do szybkich efektów działania leku i może być stosowana do celowania w określone obszary mózgu. Wprowadzenie cewnika do narkotyku, dla obu wyżej wymienionych dróg, musi być wykonane w taki sposób, aby zwierzę mogło się nadal swobodnie poruszać. W przypadku narkotyków, takich jak alkohol, stosowano również doustne metody podawania.

Badania nad samodzielnym administrowaniem zazwyczaj obejmują paradygmat akwizycji. Jednym z przykładów tego paradygmatu może być deprywacja jedzenia przez 20-24 godziny, po której następują sesje treningowe. Podczas tych sesji zwierzę jest umieszczane w pudełku, gdzie w odpowiedzi na naciśnięcie "aktywnej" dźwigni otrzymuje granulki pokarmu. Działaniu temu może towarzyszyć aktywacja lampki sygnalizującej przerwę w dostawie pokarmu, niezależnie od aktywnego naciśnięcia dźwigni. Żywność jest zazwyczaj dostarczana według harmonogramu o stałym współczynniku lub harmonogramu "FR1", co oznacza po prostu, że jedno naciśnięcie dźwigni skutkuje dostarczeniem nagrody. W fazie akwizycji liczba aktywnych naciśnięć dźwigni powinna rosnąć z każdą sesją przed ustabilizowaniem się, a trening uważa się za zakończony po osiągnięciu tej równowagi.

W przypadku samodzielnego podawania leku często wykonuje się operacje, które zazwyczaj pozwalają na dożylne wlewy narkotyku, takiego jak kokaina. Gdy zwierzę wyzdrowieje i pozwoli mu się zaaklimatyzować w środowisku testowym, podczas sesji testowej rejestruje się łączną aktywną i nieaktywną reakcję dźwigni, w której po aktywnym naciśnięciu dźwigni podawany jest 3-sekundowy wlew kokainy. Okres przerwy podobny do tego opisanego w sesji akwizycyjnej dla żywności jest tutaj stosowany, aby zapobiec przedawkowaniu zwierząt. Tak jak poprzednio, trening uważa się za zakończony, gdy aktywne naciśnięcia dźwigni do naparów osiągają plateau.

Teraz, gdy dokonaliśmy przeglądu ogólnego protokołu samodzielnego podawania, przyjrzyjmy się niektórym zmodyfikowanym protokołom używanym do modelowania bardziej złożonych właściwości uzależnienia.

Na przykład, zamiast testować według harmonogramu FR1, naukowcy testują zwierzęta według progresywnego harmonogramu proporcji. Wymaga to zwiększenia liczby naciśnięć dźwigni w celu wzmocnienia, co oznacza, że najpierw nagroda jest dostarczana po jednym aktywnym naciśnięciu dźwigni, ale za drugim razem nagroda jest dostarczana po dwóch naciśnięciach dźwigni. Trzeci raz wymaga czterech naciśnięć dźwigni i tak dalej, aż zwierzę osiągnie punkt przerwania, który definiuje się jako liczbę aktywnych naciśnięć dźwigni, w którym to czasie zwierzę poddaje się i przestaje samodzielnie podawać. Wiadomo, że punkt graniczny koreluje z siłą wzmacniającą leku.

Inny zmodyfikowany protokół obejmuje harmonogramy drugiego rzędu, które opierają się na harmonogramach stałych lub progresywnych wskaźników. Te eksperymentalne paradygmaty obejmują parowanie drugiego zestawu wskazówek, takich jak światło, dźwięk lub jedno i drugie, z dostarczaniem leku, a następnie badanie reakcji zwierzęcia po prezentacji wskazówki. Ten rodzaj harmonogramu może modelować, w jaki sposób sygnały środowiskowe wpływają na zachowania związane z poszukiwaniem narkotyków.

Wreszcie, naukowcy wykorzystują harmonogramy wymierania i przywracania do modelowania zachowań nawrotowych. W tym przypadku etap pozyskiwania odbywa się przy użyciu narkotyku jako nagrody. Po tym następuje trening wygaszania, w którym wszystkie zmienne pozostają takie same, ale podawanie leku jest przerywane po aktywnym naciśnięciu dźwigni. To ostatecznie prowadzi do "wyginięcia" wytrenowanego zachowania naciskania dźwigni. Nawrót choroby może być następnie badany po podaniu "gruntującej" dawki uzależniającego związku, a następnie badaniu aktywnych reakcji dźwigni podczas sesji przywracania.

Po przyjrzeniu się, w jaki sposób przeprowadza się badania nad samodzielnym podawaniem, zobaczmy, jak są one obecnie stosowane w tej dziedzinie.

Naukowcy badają różne zachowania, które występują przy zwiększonym samodzielnym podawaniu leków. Tutaj naukowcy badają wokalizację, która jest wskaźnikiem reakcji emocjonalnej podczas samodzielnego podawania kokainy. Korzystając ze specjalnych mikrofonów ultradźwiękowych, naukowcy wykazali korelację między wokalizacją a podawaniem kokainy.

Zachowania związane z zażywaniem narkotyków są często związane ze wskazówkami środowiskowymi przechowywanymi w pamięci zwierzęcia. W tym przypadku naukowcy wykorzystują test preferencji warunkowego miejsca w połączeniu z samodzielnym podawaniem kokainy, aby przetestować pamięć związaną z zażywaniem narkotyków. Zwierzęta były warunkowane poprzez samodzielne podawanie kokainy w jednym środowisku i samodzielne podawanie soli fizjologicznej w innym. Testy polegały na swobodnym eksplorowaniu obu komór przez zwierzęta, a następnie ocenie preferencji środowiskowych.

Wreszcie, naukowcy są zainteresowani identyfikacją czynników, które wpływają na nawrót. W tym badaniu naukowcy zbadali wpływ ograniczenia jedzenia na nawrót heroiny. Przez 14 dni po zażyciu heroiny jedna grupa szczurów miała swobodny dostęp do pożywienia, podczas gdy inna grupa była karmiona dietą o ograniczonej ilości pożywienia. Następnie zwierzęta były badane pod kątem poszukiwania heroiny. Wyniki tego eksperymentu pokazują, że szczury z ograniczeniami żywieniowymi wykazywały większe zachowania związane z poszukiwaniem heroiny.

Właśnie obejrzałeś film JoVE na temat badań nad samodzielnym podawaniem leków. Technika ta pozwala naukowcom badać zachowanie i neurobiologię związane z poszukiwaniem nagrody u ludzi, a naukowcy mogą dostosować ten protokół na wiele sposobów, aby zrozumieć różne aspekty uzależnienia. Jak zawsze, dziękujemy za oglądanie!