Name: Ogólna metoda oceny wpływu głębokiej stymulacji mózgu na samodzielne podawanie metamfetaminy dożylnie (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-01-22T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 16 s
Description: Poznaj metodę oceny głębokiej stymulacji mózgu w leczeniu uzależnienia od metamfetaminy u gryzoni. Technika ta pozwala badać wpływ stymulacji elektrycznej na zachowania związane z poszukiwaniem narkotyku.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Wspierane przez nagrodę Fundacji Badań i Edukacji Neurochirurgii (NREF) 2014-2015 oraz nagrodę Grant-In-Aid Award 2014 od Louisiana State University Shreveport School of Medicine (J.A.W.). Dziękujemy S. Haroldowi i C.M. Kellerowi za ich nieocenioną pomoc techniczną i nauczanie.

<ol><li>Panenka, W. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Methamphetamine+use%3A+a+comprehensive+review+of+molecular%2C+preclinical+and+clinical+findings%5BTitle%5D)+AND+%22Drug+Alcohol+Depend%22%5BJournal%5D)">Methamphetamine use: a comprehensive review of molecular, preclinical and clinical findings.</a> Drug Alcohol Depend. 129, 167-179 (2013).</li>
<li>United Nations Office on Drugs and Crime. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22World+Drug+Report+2014%22">World Drug Report 2014</a>. 14, United Nations. (2014).</li>
<li>Miocinovic, S., Somayajula, S., Chitnis, S., Vitek, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((History%2C+applications%2C+and+mechanisms+of+deep+brain+stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22JAMA+Neurol%22%5BJournal%5D)">History, applications, and mechanisms of deep brain stimulation.</a> JAMA Neurol. 70, 163-171 (2013).</li>
<li>Muller, U. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deep+brain+stimulation+of+the+nucleus+accumbens+for+the+treatment+of+addiction%5BTitle%5D)+AND+%22Ann+N+Y+Acad+Sci%22%5BJournal%5D)">Deep brain stimulation of the nucleus accumbens for the treatment of addiction.</a> Ann N Y Acad Sci. 1282, 119-128 (2013).</li>
<li>Luigjes, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deep+brain+stimulation+in+addiction%3A+a+review+of+potential+brain+targets%5BTitle%5D)+AND+%22Mol+Psychiatry%22%5BJournal%5D)">Deep brain stimulation in addiction: a review of potential brain targets.</a> Mol Psychiatry. 17, 572-583 (2012).</li>
<li>Pierce, R. C., Vassoler, F. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deep+brain+stimulation+for+the+treatment+of+addiction%3A+basic+and+clinical+studies+and+potential+mechanisms+of+action%5BTitle%5D)+AND+%22Psychopharmacology+%28Berl%29%22%5BJournal%5D)">Deep brain stimulation for the treatment of addiction: basic and clinical studies and potential mechanisms of action.</a> Psychopharmacology (Berl). 229, 487-491 (2013).</li>
<li>Yadid, G., Gispan, I., Lax, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lateral+habenula+deep+brain+stimulation+for+personalized+treatment+of+drug+addiction%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Hum+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Lateral habenula deep brain stimulation for personalized treatment of drug addiction.</a> Front Hum Neurosci. 7, 806(2013).</li>
<li>Wilden, J. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reduced+ethanol+consumption+by+alcohol-preferring+%28P%29+rats+following+pharmacological+silencing+and+deep+brain+stimulation+of+the+nucleus+accumbens+shell%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosurg%22%5BJournal%5D)">Reduced ethanol consumption by alcohol-preferring (P) rats following pharmacological silencing and deep brain stimulation of the nucleus accumbens shell.</a> J Neurosurg. 120, 997-1005 (2014).</li>
<li>Guercio, L. A., Schmidt, H. D., Pierce, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deep+brain+stimulation+of+the+nucleus+accumbens+shell+attenuates+cue-induced+reinstatement+of+both+cocaine+and+sucrose+seeking+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Behav+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Deep brain stimulation of the nucleus accumbens shell attenuates cue-induced reinstatement of both cocaine and sucrose seeking in rats.</a> Behav Brain Res. 281, 125-130 (2015).</li>
<li>Vassoler, F. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deep+brain+stimulation+of+the+nucleus+accumbens+shell+attenuates+cocaine+priming-induced+reinstatement+of+drug+seeking+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Deep brain stimulation of the nucleus accumbens shell attenuates cocaine priming-induced reinstatement of drug seeking in rats.</a> J Neurosci. 28, 8735-8739 (2008).</li>
<li>Friedman, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrical+stimulation+of+the+lateral+habenula+produces+enduring+inhibitory+effect+on+cocaine+seeking+behavior%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropharmacology%22%5BJournal%5D)">Electrical stimulation of the lateral habenula produces enduring inhibitory effect on cocaine seeking behavior.</a> Neuropharmacology. 59, 452-459 (2010).</li>
<li>Gorelick, D. A., Zangen, A., George, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transcranial+magnetic+stimulation+in+the+treatment+of+substance+addiction%5BTitle%5D)+AND+%22Ann+N+Y+Acad+Sci%22%5BJournal%5D)">Transcranial magnetic stimulation in the treatment of substance addiction.</a> Ann N Y Acad Sci. , (2014).</li>
<li>Zangen, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((IS+44.+Development+and+applications+of+deep+rTMS+in+depression+and+addiction+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Clin.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">IS 44. Development and applications of deep rTMS in depression and addiction studies.</a> Clin. Neurophysiol. 124, e53(2013).</li>
<li>Alba-Ferrara, L. M., Fernandez, F., de Erausquin, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Use+of+Neuromodulation+in+the+Treatment+of+Cocaine+Dependence%5BTitle%5D)+AND+%22Addict+Disord+Their+Treat%22%5BJournal%5D)">The Use of Neuromodulation in the Treatment of Cocaine Dependence.</a> Addict Disord Their Treat. 13, 1-7 (2014).</li>
<li>Alba-Ferrara, L., Fernandez, F., Salas, R., de Erausquin, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transcranial+Magnetic+Stimulation+and+Deep+Brain+Stimulation+in+the+treatment+of+alcohol+dependence%5BTitle%5D)+AND+%22Addict+Disord+Their+Treat%22%5BJournal%5D)">Transcranial Magnetic Stimulation and Deep Brain Stimulation in the treatment of alcohol dependence.</a> Addict Disord Their Treat. 13, 159-169 (2014).</li>
<li>Amiaz, R., Levy, D., Vainiger, D., Grunhaus, L., Zangen, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Repeated+high-frequency+transcranial+magnetic+stimulation+over+the+dorsolateral+prefrontal+cortex+reduces+cigarette+craving+and+consumption%5BTitle%5D)+AND+%22Addiction%22%5BJournal%5D)">Repeated high-frequency transcranial magnetic stimulation over the dorsolateral prefrontal cortex reduces cigarette craving and consumption.</a> Addiction. 104, 653-660 (2009).</li>
<li>Levy, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Repeated+electrical+stimulation+of+reward-related+brain+regions+affects+cocaine+but+not+%27natural%27+reinforcement%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Repeated electrical stimulation of reward-related brain regions affects cocaine but not 'natural' reinforcement.</a> J Neurosci. 27, 14179-14189 (2007).</li>
<li>McKetin, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Does+methamphetamine+use+increase+violent+behaviour%3F+Evidence+from+a+prospective+longitudinal+study%5BTitle%5D)+AND+%22Addiction%22%5BJournal%5D)">Does methamphetamine use increase violent behaviour? Evidence from a prospective longitudinal study.</a> Addiction. 109, 798-806 (2014).</li>
<li>Ahmed, S. H., Koob, G. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transition+from+moderate+to+excessive+drug+intake%3A+change+in+hedonic+set+point%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Transition from moderate to excessive drug intake: change in hedonic set point.</a> Science. 282, 298-300 (1998).</li>
<li>Hamani, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Antidepressant-like+effects+of+medial+prefrontal+cortex+deep+brain+stimulation+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Biol+Psychiatry%22%5BJournal%5D)">Antidepressant-like effects of medial prefrontal cortex deep brain stimulation in rats.</a> Biol Psychiatry. 67, 117-124 (2010).</li>
<li>Laver, B., Diwan, M., Nobrega, J. N., Hamani, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Augmentative+therapies+do+not+potentiate+the+antidepressant-like+effects+of+deep+brain+stimulation+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22J+Affect+Disord%22%5BJournal%5D)">Augmentative therapies do not potentiate the antidepressant-like effects of deep brain stimulation in rats.</a> J Affect Disord. 161, 87-90 (2014).</li>
<li>Pascoli, V., Turiault, M., Luscher, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reversal+of+cocaine-evoked+synaptic+potentiation+resets+drug-induced+adaptive+behaviour%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Reversal of cocaine-evoked synaptic potentiation resets drug-induced adaptive behaviour.</a> Nature. 481, 71-75 (2012).</li>
<li>Gazit, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Programmed+deep+brain+stimulation+synchronizes+VTA+gamma+band+field+potential+and+alleviates+depressive-like+behavior+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropharmacology%22%5BJournal%5D)">Programmed deep brain stimulation synchronizes VTA gamma band field potential and alleviates depressive-like behavior in rats.</a> Neuropharmacology. 91, 135-141 (2015).</li>
<li>Mayberg, H. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deep+brain+stimulation+for+treatment-resistant+depression%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">Deep brain stimulation for treatment-resistant depression.</a> Neuron. 45, 651-660 (2005).</li>
<li>Heldmann, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deep+brain+stimulation+of+nucleus+accumbens+region+in+alcoholism+affects+reward+processing%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Deep brain stimulation of nucleus accumbens region in alcoholism affects reward processing.</a> PLoS One. 7, e36572(2012).</li>
<li>de Hemptinne, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Exaggerated+phase-amplitude+coupling+in+the+primary+motor+cortex+in+Parkinson+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+U+S+A%22%5BJournal%5D)">Exaggerated phase-amplitude coupling in the primary motor cortex in Parkinson disease.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 110, 4780-4785 (2013).</li>
<li>Segal, D. S., Kuczenski, R., O'Neil, M. L., Melega, W. P., Cho, A. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Escalating+dose+methamphetamine+pretreatment+alters+the+behavioral+and+neurochemical+profiles+associated+with+exposure+to+a+high-dose+methamphetamine+binge%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropsychopharmacology%22%5BJournal%5D)">Escalating dose methamphetamine pretreatment alters the behavioral and neurochemical profiles associated with exposure to a high-dose methamphetamine binge.</a> Neuropsychopharmacology. 28, 1730-1740 (2003).</li>
<li>Kuczenski, R., Segal, D. S., Melega, W. P., Lacan, G., McCunney, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Human+methamphetamine+pharmacokinetics+simulated+in+the+rat%3A+behavioral+and+neurochemical+effects+of+a+72-h+binge%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropsychopharmacology%22%5BJournal%5D)">Human methamphetamine pharmacokinetics simulated in the rat: behavioral and neurochemical effects of a 72-h binge.</a> Neuropsychopharmacology. 34, 2430-2441 (2009).</li>
<li>Kamei, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Repeated+methamphetamine+treatment+impairs+recognition+memory+through+a+failure+of+novelty-induced+ERK1%2F2+activation+in+the+prefrontal+cortex+of+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Biol+Psychiatry%22%5BJournal%5D)">Repeated methamphetamine treatment impairs recognition memory through a failure of novelty-induced ERK1/2 activation in the prefrontal cortex of mice.</a> Biol Psychiatry. 59, 75-84 (2006).</li>
<li>Kitamura, O., Wee, S., Specio, S. E., Koob, G. F., Pulvirenti, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Escalation+of+methamphetamine+self-administration+in+rats%3A+a+dose-effect+function%5BTitle%5D)+AND+%22Psychopharmacology+%28Berl%29%22%5BJournal%5D)">Escalation of methamphetamine self-administration in rats: a dose-effect function.</a> Psychopharmacology (Berl). 186, 48-53 (2006).</li>
<li>Wee, S., Specio, S. E., Koob, G. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+dose+and+session+duration+on+cocaine+self-administration+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22J+Pharmacol+Exp+Ther%22%5BJournal%5D)">Effects of dose and session duration on cocaine self-administration in rats.</a> J Pharmacol Exp Ther. 320, 1134-1143 (2007).</li>
<li>Rogers, J. L., De Santis, S., See, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Extended+methamphetamine+self-administration+enhances+reinstatement+of+drug+seeking+and+impairs+novel+object+recognition+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Psychopharmacology+%28Berl%29%22%5BJournal%5D)">Extended methamphetamine self-administration enhances reinstatement of drug seeking and impairs novel object recognition in rats.</a> Psychopharmacology (Berl). 199, 615-624 (2008).</li>
<li>Kufahl, P. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Attenuation+of+methamphetamine+seeking+by+the+mGluR2%2F3+agonist+LY379268+in+rats+with+histories+of+restricted+and+escalated+self-administration%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropharmacology%22%5BJournal%5D)">Attenuation of methamphetamine seeking by the mGluR2/3 agonist LY379268 in rats with histories of restricted and escalated self-administration.</a> Neuropharmacology. 66, 290-301 (2013).</li>
<li>Hadamitzky, M., Markou, A., Kuczenski, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Extended+access+to+methamphetamine+self-administration+affects+sensorimotor+gating+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Behav+Brain+Res%22%5BJournal%5D)">Extended access to methamphetamine self-administration affects sensorimotor gating in rats.</a> Behav Brain Res. 217, 386-390 (2011).</li>
<li>Le Cozannet, R., Markou, A., Kuczenski, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Extended-access%2C+but+not+limited-access%2C+methamphetamine+self-administration+induces+behavioral+and+nucleus+accumbens+dopamine+response+changes+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+J+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Extended-access, but not limited-access, methamphetamine self-administration induces behavioral and nucleus accumbens dopamine response changes in rats.</a> Eur J Neurosci. 38, 3487-3495 (2013).</li>
<li>Creed, M., Pascoli, V. J., Luscher, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Addiction+therapy.+Refining+deep+brain+stimulation+to+emulate+optogenetic+treatment+of+synaptic+pathology%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Addiction therapy. Refining deep brain stimulation to emulate optogenetic treatment of synaptic pathology.</a> Science. 347, 659-664 (2015).</li>
</ol>

Autorzy nie mają konkurencyjnych interesów finansowych w odniesieniu do tej metodologii.

Chociaż dokładne mechanizmy głębokiej stymulacji mózgu nie są w pełni scharakteryzowane, skuteczność DBS zarówno w zaburzeniach motorycznych, jak i psychiatrycznych może wynikać z dynamicznej interakcji między terapią elektryczną a funkcjonowaniem różnych podkorowych i korowych obszarów mózgu w czasie6,22-26. Podczas gdy niewarunkowe metody dostarczania metamfetaminy gryzoniom są dobrze opisane27,28, metody te są najbardziej odpowiednie do dyskretnych badań farmakokinetyki leków i efektów neurochemicznych27-29. Samodzielne podawanie leków metodą Instrumentant IV, poprzez włączenie elementu motywacji do stosowania leku, idealnie nadaje się do badania, w jaki sposób terapie elektryczne, takie jak DBS, oddziałują na patologiczne zachowania w czasie. Opisane przez nas procedury badają wpływ DBS w jednym środowisku na warunkowe używanie metamfetaminy w innym środowisku.
W naszym paradygmacie samodzielnego podawania metamfetaminy dożylnie istnieją trzy kluczowe kroki: 1) Indukcja szybkiego nabywania i eskalacji przyjmowania narkotyków podczas długich sesji dostępu, 2) Utrzymanie stabilnego, wysokiego wskaźnika przyjmowania narkotyków podczas kolejnych krótkich sesji dostępu oraz 3) Opracowanie wzorca przyjmowania narkotyków z wyprzedzeniem. Ten paradygmat można osiągnąć w ciągu 2 do 3 tygodni z 10-12 szczurami na eksperyment, co jest zarówno opłacalne, jak i idealnie nadaje się do testowania efektów DBS, biorąc pod uwagę potencjalnie ograniczoną żywotność czapek na głowę u gryzoni stosujących psychostymulanty. Procedura ta, podobnie jak inne paradygmaty, które obejmują okres długiego dostępu19,30,31 , rozsądnie symuluje niektóre aspekty zaburzeń związanych z używaniem substancji; Świadczy to zarówno o eskalacji zażywania, jak i o wysokiej motywacji do zażycia narkotyku we wczesnej sesji, które są ważnymi aspektami uzależnienia człowieka w porównaniu z używaniem rekreacyjnym19,30. Gryzonie, które mają długotrwały dostęp do metamfetaminy dożylnie, wykazują również deficyty poznawcze32, wyraźne reakcje na leczenie farmakologiczne33, farmakokinetykę34 i zmiany neurochemiczne35 , które są bardziej podobne do ludzi cierpiących na przewlekłe zaburzenia związane z używaniem metamfetaminy niż gryzoni z tylko krótkim dostępem.
Podobnie, istnieją trzy kluczowe kroki w naszej procedurze głębokiej stymulacji mózgu: 1) Przyzwyczajenie do środowiska DBS, w tym połączenia z uwięzią głowy, na jedną lub dwie "próbne" sesje, 2) Codzienne, przerywane dostarczanie aktywnej stymulacji za pomocą systemu komercyjnego oraz 3) odłączenie DBS i późniejszy transport do miejsca podania leku. Ten paradygmat ma na celu naśladowanie procesu terapii nieinwazyjnych, takich jak TMS, a nie tradycyjnego ciągłego DBS. W pełni wszczepione, programowalne systemy DBS, takie jak te stosowane w powszechnych zaburzeniach ruchowych3 będą marginalnie wykonalne u pacjentów cierpiących na uzależnienie od psychostymulantów z kilku wyżej wymienionych powodów. Strategie przerywanego leczenia elektrycznego, które nie obejmują operacji wysokiego ryzyka i opieki pooperacyjnej, takie jak TMS, mogą być lepiej dostosowane do tej populacji pacjentów. Metody, które opisaliśmy, pozwolą badaczom opracować i udoskonalić strategie leczenia, które mogą modyfikować zachowanie związane z lekiem, a jednocześnie są dostarczane poza środowiskiem narkotykowym w ograniczonych ramach czasowych. Istnieje coraz więcej dowodów na to, że przejściowa wewnątrzczaszkowa stymulacja elektryczna, która jest wzorowana na określonych deficytach neurofizjologicznych23 lub połączona z farmakoterapią ogólnoustrojową36 wywiera długotrwały pozytywny wpływ na zachowania psychiatryczne i związane z narkotykami przez kilka tygodni po zaprzestaniu leczenia.
Głównymi ograniczeniami tej metodologii są konieczność początkowej doskonałej techniki chirurgicznej oraz ciągła opieka nad wieloma miejscami operacyjnymi podczas intensywnego stosowania leków. Jeśli cewnik dożylny lub elektrody DBS przestaną działać i/lub ulegną zakażeniu, szczur musi opuścić badanie. Umieszczanie cewnika szyjnego i elektrod wewnątrzczaszkowych w ścisłej sterylnej technice najlepiej nauczyć się od doświadczonych badaczy przed samodzielnym rozpoczęciem tych procedur.
Procedura ta może być poddana kilku modyfikacjom i przyszłym badaniom, w tym badaniu: 1) alternatywnych parametrów stymulacji (np. przebieg fali stymulacji, szerokość impulsu, częstotliwość, amplituda), 2) innych potencjalnych celów terapeutycznych mózgu (np. rdzeń jądra półleżącego, przyśrodkowa kora przedczołowa, śródmózgowie, habenula), 3) różnych wzorców dostarczania DBS (np.,- codzienna dostawa DBS, cotygodniowa dostawa DBS, DBS w różnych odstępach czasu przed sesjami operacyjnymi, DBS przed akwizycją) oraz, być może najbardziej ekscytujące, 4) kombinacje krótkotrwałych DBS i środków farmaceutycznych, które imitują optogenetyczną stymulację selektywnych szlaków i wywierają trwałe modyfikacje behawioralne36.

Metamfetamina jest psychostymulantem, który wywołuje intensywną i długotrwałą euforię z powodu ostrego wzrostu monoamin synaptycznych, szczególnie dopaminy. Uzależnienie od metamfetaminy jest epidemicznym problemem zdrowotnym, którego liczbę użytkowników szacuje się na 34 milionach osób na całym świecie i nie ma sprawdzonego leczenia1,2. Istnieje pilna potrzeba opracowania nowych strategii terapeutycznych w leczeniu uzależnienia od metamfetaminy. Głęboka stymulacja mózgu (DBS) to zabieg neurochirurgiczny, który wykorzystuje "rozrusznik" mózgu do normalizacji destrukcyjnych wzorców wypalania neuronów, które występują w niektórych chorobach, w tym w chorobie Parkinsona, dystonii i drżeniu samoistnym3. Ostatnie przypadki u ludzi sugerują, że DBS może być również skutecznym sposobem leczenia uzależnienia od alkoholu i narkotyków, ale dowody przedkliniczne dotyczące psychostymulantów (np. kokainy, metamfetaminy) są ograniczone4-8.
Ciągła głęboka stymulacja mózgu, tak jak jest obecnie praktykowana, wymaga wyjątkowej współpracy ze strony pacjenta i jego rodziny. Skrupulatna pielęgnacja ran i higiena osobista są wymagane w celu ochrony podstawowego sprzętu rozrusznika serca, który jest podatny na infekcję nawet u pacjentów, którzy nie stosują leków dożylnych, co prowadzi do bakteriemii. Ze względu na konstrukcję systemu w pętli otwartej, konieczna jest również regularna obserwacja urządzenia DBS; doświadczeni lekarze zmieniają ustawienia nowoczesnego DBS, aby zmniejszyć docelowe objawy podczas rutynowych wizyt w klinice3. Ten paradygmat leczenia będzie ograniczony u osób zażywających kokainę i metamfetaminę ze względu na ich trudną sytuację psychospołeczną. Kilka badań na gryzoniach naśladowało ten niepraktyczny paradygmat, badając efekty DBS, gdy terapia jest dostarczana w sposób ciągły podczas procedur samodzielnego podawania kokainy w środowisku zażywania narkotyków9-11.
Nieinwazyjne techniki nieciągłe, które nie wymagają stałego sprzętu, takie jak przezczaszkowa stymulacja magnetyczna (TMS), mogą być lepszą opcją w leczeniu zaburzeń związanych z używaniem substancji12. TMS jest dostarczany nieinwazyjnie za pomocą zewnętrznej cewki czołowej do generowania pól elektrycznych w określonym celu mózgu podczas codziennych, przerywanych zabiegów. Niedawne pojawienie się cewki H lub "głębokiego" TMS pozwala na stymulację głębszych struktur mózgu, oprócz miejsc korowych, rozszerzając jego potencjalne zastosowanie13,14. Obie terapie są dostarczane w sposób nieciągły podczas serii sesji w innym środowisku niż środowisko pierwotnego stosowania narkotyków i okazały się obiecujące zarówno w badaniach na ludziach, jak i na gryzoniach pod kątem uzależnienia od narkotyków13,15-17. Okres leczenia pacjentów uzależnionych od metamfetaminy będzie prawdopodobnie przypadł na okresy trzeźwości, takie jak rehabilitacja nakazana przez sąd, a nie podczas ulicznych napadów, kiedy mogą doświadczyć agresywnego lub nieobliczalnegozachowania. W związku z tym celem tego artykułu jest opisanie dostarczania stymulacji elektrycznej, która jest czasowo i przestrzennie oddzielona od środowiska zażywania narkotyków, co jest bardziej zbliżone do tego, co jest możliwe u ludzi, w leczeniu uzależnienia od metamfetaminy dożylnie.

<table><tbody><tr><td>Komory operacyjne dla gryzoni</td><td>Med Associates, Inc</td><td>ENV-008CT</td><td>Med Associates Inc. PO Box 319 St. Albans, Vermont 05478 USA Telefon: (802) 527-2343</td></tr><tr><td>Kopf Instrument stereotaktyczny dla małych zwierząt z konsolą wyświetlacza cyfrowego</td><td>Kopf Instruments</td><td>Model 940</td><td>Kopf Telefon: 1-877-352-3275 Faks: 1-818-352-3275 E-mail: sales@kopfinstruments.net</td></tr><tr><td>Procesor Bioamp 3-DSP serii Z</td><td>Tucker Davis Technologies</td><td>RZ5D</td><td>Tucker-Davis Technologies&nbsp; 11930 Koło Naukowe Alachua, FL 32615&nbsp; Stany Zjednoczone Tel: 386-462-9622&nbsp; </td></tr><tr><td>www.tdt.com 32-kanałowy stymulator serii Z</td><td>Oprogramowanie Tucker Davis Technologies</td><td>IZ2-32</td> jest <td>dołączone do instrukcji, która omawia sposób programowania eksperymentów za pomocą platformy OpenEx, do której można uzyskać dostęp tutaj: http://www.tdt.com/files/manuals/OpenEx_User_Guide.pdf</td></tr><tr><td>Akumulator litowo-jonowy 48 V do stymulatora IZ2</td> 32-kanałowy rozdzielacz <td>Tucker Davis Technologies</td><td>LZ48-200</td><td></td></tr><tr><td>do PZ5</td><td>Tucker Davis Technologies</td><td>S-BOX_PZ5</td><td></td></tr><tr><td>Pakiet oprogramowania OpenEx Ext do wielokanałowego zapisu neuronowego</td><td>Tucker Davis Technologies</td><td>OpenEx</td><td></td></tr><tr><td>Platynowo-irydowe elektrody stymulujące</td><td>Plastics One Inc</td><td>MS303/8-B/SPC ELECT PT 2C TW .005"</td><td>Plastics One Inc P.O.Box 21465, S.W. Roanoke, VA 24018, PH 540-772-7950</td></tr><tr><td>2-kanałowe między stymulatorem a komutatorem</td><td>Tworzywa sztuczne One Inc</td><td>305-441/2 W/ Sprężyna</td><td></td></tr><tr><td>2-kanałowe między komutatorem a cokołem elektrody</td><td>Tworzywa sztuczne One Inc</td><td>305-305 W/ Sprężynowe</td><td></td></tr><tr><td>4-kanałowe komutatory</td><td>Plastics One Inc</td><td>SL2+2C i SL2+SC/SB</td><td></td></tr></tbody></table>

ogólna metoda oceny wpływu głębokiej stymulacji mózgu na samodzielne podawanie metamfetaminy dożylnie

A General Method for Evaluating Deep Brain Stimulation Effects on Intravenous Methamphetamine Self-Administration

Zaburzenia związane z używaniem substancji, szczególnie metamfetaminy, są wyniszczającymi, nawracającymi chorobami, które w nieproporcjonalny sposób dotykają młodych ludzi. Istnieje zapotrzebowanie na nowatorskie, skuteczne i praktyczne strategie leczenia, które zostaną zweryfikowane na modelach zwierzęcych. Neuromodulacja, w tym terapia głębokiej stymulacji mózgu (DBS), odnosi się do wykorzystania energii elektrycznej do wpływania na patologiczną aktywność neuronów i okazała się obiecująca w przypadku zaburzeń psychicznych, w tym uzależnienia od narkotyków. DBS w praktyce klinicznej polega na ciągłym dostarczaniu stymulacji do struktur mózgu za pomocą wszczepialnego systemu przypominającego rozrusznik serca, który jest programowany zewnętrznie przez lekarza w celu złagodzenia objawów. Leczenie to będzie ograniczone u osób zażywających metamfetaminę ze względu na trudne sytuacje psychospołeczne. Terapie elektryczne, które mogą być wykonywane w sposób przerywany, nieinwazyjny i zdalnie od miejsca zażywania narkotyków, będą bardziej realistyczne. W artykule opisano sposób dostarczania wewnątrzczaszkowej stymulacji elektrycznej, która jest czasowo i przestrzennie oddzielona od środowiska stosowania narkotyków w leczeniu uzależnienia od metamfetaminy dożylnie. Uzależnienie od metamfetaminy rozwija się szybko u gryzoni przy użyciu instrumentalnego paradygmatu samodzielnego podawania dożylnego (IV), który obejmuje okres przedłużonego dostępu do narkotyku i wykazuje zarówno eskalację zażywania, jak i wysoką motywację do uzyskania narkotyku.

Po wprowadzeniu żylnego cewnika do żyły szyjnej oraz wewnątrzczaszkowych elektrod DBS, gryzonie mogą zostać skutecznie przeszkolone do samodzielnego podawania dożylnego metamfetaminy po krótkim okresie rekonwalescencji. Rysunek 3 pokazuje, że szczury opanują i będą zwiększać dawkę podczas samodzielnego podawania metamfetaminy po 2 dniach rozszerzonego dostępu do narkotyku, osiągając średnio 168 ± 12 infuzji na sesję do 4. dnia.
Szczury są następnie przenoszone na harmonogram codziennych, 2-godzinnych sesji treningu operantowego z dwóch powodów: 1) aby zapobiec toksyczności metamfetaminy i poważnym zmianom behawioralnym wynikającym z ciągłego, przedłużonego dostępu oraz 2) aby ustanowić stosunkowo stabilną częstotliwość odpowiedzi, którą można modyfikować za pomocą różnych interwencji terapeutycznych. Rycina 4 pokazuje, że średnia całkowita liczba infuzji na sesję z krótkim dostępem w drugim tygodniu wynosi 75 ± 8 i zazwyczaj różni się o mniej niż 10% z dnia na dzień. Rycina 5 wykazuje, że u szczurów rozwija się zwiększona motywacja do przyjmowania leku, co objawia się pojawieniem się wzorca „front-loading” (intensywniejszego poboru na początku sesji) do 6. dnia treningu w porównaniu z dniem 1. Po wykształceniu się tego zjawiska efekt ten jest w dużej mierze utrzymywany w kolejnych sesjach (dane nie przedstawiono).
Rycina 6 pokazuje, że obustronna DBS przeprowadzona w środowisku bez dostępu do leku spowodowała wyraźny spadek operacyjnego samozapomagania w metyloamfetaminę dożylnie (IV) w trzech z pięciu dni w porównaniu z grupą poddaną pozornej stymulacji. Celem była powłoka jądra półleżącego ze względu na jej znany udział w zachowaniach konsumpcyjnych związanych z narkotykami8, przy zastosowaniu następujących współrzędnych stereotaktycznych względem bregmy (AP + 1.6, DV - 8.5, ML ± 2.4). Parametry i czas trwania stymulacji oparto orientacyjnie na wcześniej opublikowanych doświadczeniach z zastosowaniem DBS w leczeniu chorób psychiatrycznych8,20,21, jednak mogą one zostać dostosowane do potrzeb eksperymentatora. Słupki błędu są umiarkowane i nie wszystkie dni osiągnęły poziom istotności, co wskazuje na zakres odpowiedzi, jakie można zaobserwować w ocenach behawioralnych pomimo wyraźnego efektu terapeutycznego. Zwiększenie liczby szczurów w jednym eksperymencie może pomóc zniwelować tę naturalną zmienność. Do eksperymentu początkowo wykorzystano 11 zwierząt. Jedno zwierzę uśpiono z powodu słabego odżywiania po operacji, jedno zwierzę wykluczono z powodu napadów drgawek, a jedno zwierzę wykluczono z powodu awarii elektrody DBS, co pozostawiło łącznie 8 zwierząt (N = 4 Sham; N = 4 aktywna DBS). Generalnie rozpoczęcie eksperymentu z około 10 - 12 szczurami pozwoli na jego pomyślne ukończenie.
<img alt="Schemat symulacji LabVIEW, iteracyjna kontrola danych, generowanie przebiegów, schemat blokowy przetwarzania sygnałów." src="/files/ftp_upload/53266/53266fig1.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Rycina 1">
Rycina 1. Wizualny język programowania. Badacz wykorzystuje wizualny język programowania, taki jak przedstawiony tutaj przykład, do zaprojektowania programu umożliwiającego jednoczesną stymulację mózgu wielu zwierząt przy parametrach wprowadzonych przez użytkownika. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53266/53266fig1large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
<img alt="Schemat rejestracji sygnałów neuronalnych; zestaw do elektrofizjologii; sterowniki amplitudy, szerokości i częstotliwości impulsu." src="/files/ftp_upload/53266/53266fig2.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Rycina 2">
Rysunek 2. Panel sterowania wizualnego. Przed rozpoczęciem eksperymentu badacz określa pożądaną częstotliwość, szerokość impulsu i amplitudę po lewej stronie panelu sterowania wizualnego. Parametry stymulacji w tym przypadku to: natężenie prądu 200 μA; szerokość impulsu 61 msec; częstotliwość impulsów 130 Hz. Po zainicjowaniu stymulacji po prawej stronie wyświetla się przebieg aktywnego dostarczania prądu. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53266/53266fig2large.jpg" target="_blank">Aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku, kliknij tutaj.</a>
<img alt="Wykres szybkości infuzji, czas względem dni sesji, analiza trendu danych, słupki błędów, badanie medyczne." src="/files/ftp_upload/53266/53266fig3.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Rysunek 3">
Rycina 3. Nabywanie nawyku samodzielnego podawania dożylnego metamfetaminy. Dane całkowitej reakcji operantowej (360 min) przeanalizowano za pomocą ANOVA z powtarzanymi pomiarami, przyjmując codzienną sesję jako pomiar powtarzany. Wszystkie analizy, w których p &lt;0.05, uznano za istotne. Dane przedstawiono jako średnia ± błąd standardowy. Całkowita liczba infuzji metamfetaminy podczas codziennych 6-godzinnych sesji operantowych w ciągu pierwszych czterech dni treningu operantowego. + P &lt;0.05 w porównaniu do sesji 1 i 2. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53266/53266fig3large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
<img alt="Wykres czasu względem infuzji; słupki błędów; analiza danych z 5 dni; wyniki eksperymentu naukowego." src="/files/ftp_upload/53266/53266fig4.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Rysunek 4">
Rysunek 4. Utrzymanie dożylnego samopodawania metamfetaminy. Dane dotyczące całkowitej odpowiedzi operantnej (120 min) przeanalizowano za pomocą ANOVA dla pomiarów powtarzanych, przyjmując codzienną sesję jako pomiar powtarzany. Wszystkie analizy, w których p &lt;0.05, uznano za istotne. Dane przedstawiono jako średnia ± błąd standardowy. Całkowita liczba infuzji metamfetaminy podczas codziennych, 2-godzinnych sesji operantnych w drugim tygodniu treningu operantnego, wykazująca stabilne, lecz intensywne zachowanie związane z przyjmowaniem narkotyku. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53266/53266fig4large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.</a>
<img alt="Zmniejszenie infuzji leku w czasie; wykres liniowy porównujący infuzje z dnia 1. i dnia 6." src="/files/ftp_upload/53266/53266fig5.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Rysunek 5">
Rycina 5. Wykształcenie motywacji do przyjmowania leku. Reakcje operacyjne sumowano co 15 min przez pierwszą godzinę, a dane analizowano za pomocą ANOVA z powtarzanymi pomiarami, przyjmując każdy 15-minutowy kwadrant jako pomiar powtarzany. Wszystkie analizy, w których p &lt;0,05, uznano za istotne. Dane przedstawiono jako średnią ± błąd standardowy. Wzorzec „front-loading” nie występuje w 1. dniu treningu operacyjnego, ale rozwija się do drugiego tygodnia, co wskazuje na silną motywację do przyjmowania leku. + P &lt;0,05 w porównaniu do 30, 45 i 60 min, ++ P &lt;0,05 w porównaniu do 45 i 60 min, +++ P &lt;0,05 w porównaniu do 60 min. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53266/53266fig5large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
<img alt="Wykres porównawczy szybkości infuzji; udawana vs. aktywna DBS; leczenie przez 8 dni; uwzględniono słupki błędów." src="/files/ftp_upload/53266/53266fig6.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Rysunek 6">
Rysunek 6. Wpływ DBS na dożylną samopodaży metamfetaminy. Dane dotyczące całkowitego reagowania operacyjnego w pierwszej godzinie (60 min) przeanalizowano za pomocą mieszanej analizy wariancji (ANOVA) z międzypodmiotową zmienną traktowania (DBS vs Sham) i pomiarem powtarzanym codziennej sesji. Wszystkie analizy, w których p &lt;0,05, uznano za istotne. Dane przedstawiono jako średnia ± błąd standardowy. Obustronna przedoperacyjna głęboka stymulacja mózgu znacząco zredukowała liczbę infuzji metamfetaminy w ciągu pierwszych 60 min reagowania operacyjnego w dniach traktowania 3, 4 i 7. + P &lt;0,05 w porównaniu z grupą sham i reagowaniem bazowym. Reagowanie powróciło do poziomów bazowych po zakończeniu codziennego traktowania. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53266/53266fig6large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.</a>

Ten artykuł opisuje dostarczanie wewnątrzczaszkowej stymulacji elektrycznej, która jest czasowo i przestrzennie oddzielona od środowiska używania narkotyków w leczeniu uzależnienia od metamfetaminy dożylnie.

Ogólna metoda oceny wpływu głębokiej stymulacji mózgu na samodzielne podawanie metamfetaminy dożylnie

Substance use disorders, particularly to methamphetamine, are devastating, relapsing diseases that disproportionally affect young people.  There is a need ...

Ogólnym celem niniejszej procedury jest ocena efektów głębokiej stymulacji mózgu, która jest oddzielona czasowo i przestrzennie od środowiska stosowania dożylnej metamfetaminy u gryzoni. Metoda ta może pomóc w odpowiedzi na kluczowe pytania w psychiatrii uzależnień, takie jak: czy elektryczna stymulacja określonych obszarów mózgu może zmniejszyć nadużywanie narkotyków i w jakich okolicznościach terapia ta jest najskuteczniejsza? Główną zaletą tej techniki jest to, że terapia elektryczna jest przeprowadzana w innym czasie i w innym otoczeniu niż środowisko przyjmowania narkotyku.Jest to rozwiązanie bardziej zbliżone do tego, co będzie możliwe do zastosowania u pacjentów. Procedurę tę zaprezentują dr Vinita Batra, jeden z naszych stażystów podoktorskich w laboratorium, oraz pan Glenn Guerin, nasz główny technik laboratoryjny. Przygotowania do tego eksperymentu zostały opisane w protokole tekstowym.Na początek umieść szczury w komorach operantowych tak szybko i spokojnie, jak to możliwe, aby zminimalizować artefakty behawioralne. Przepłucz cewnik szczura 0,1 milliliters 0,9% roztworu soli fizjologicznej, aby upewnić się, że droga jest drożna przed rozpoczęciem eksperymentu. Następnie przymocuj stalową sprężynową smycz do kaniuli prowadzącej na grzbiecie gryzonia.Podłącz drugi koniec kaniuli do szczelnego obrotowego złącza cieczowego znajdującego się nad komorą operacyjną. Aby szczury szybko nauczyły się zadania samopodawania, prowadź sesje przez sześć godzin dziennie przez cztery do pięciu kolejnych dni, zawsze o tej samej porze dnia. Za każde naciśnięcie dźwigni aktywnej podaj jedną infuzję metamfetaminy, po której następuje 30 sekundowy czas oczekiwania, podczas którego dźwignia nie podaje żadnej substancji.Pod koniec pierwszego tygodnia gryzonie będą sprawnie samodzielnie podawać sobie metamfetaminę. W drugim tygodniu treningu prowadź z ratami codzienne dwugodzinne sesje, od poniedziałku do piątku, aby utrzymać i dopracować ich IV samopodawanie metamfetaminy. Kontynuuj przeprowadzanie sesji w stałym stosunku jeden (fixed ratio 1), z trzydziestosekundowymi przerwami (timeouts).Stabilna, intensywna reakcja zostaje osiągnięta, gdy całkowita liczba infuzji metamfetaminy w trzech kolejnych sesjach różni się o mniej niż dziesięć procent. Innym wskaźnikiem stabilnej intensywnej reakcji jest sytuacja, w której skumulowana liczba infuzji w ciągu pierwszych trzydziestu minut jest większa niż skumulowana liczba infuzji w ciągu drugich trzydziestu minut. Gdy u szczurów wykształci się taki wzorzec przyjmowania leku, wskazuje to na zachowanie uzależniające, a nie jedynie na okazjonalne stosowanie.Na koniec każdej sesji należy przygotować strzykawkę do przepłukania cewnika i odłączyć prowadnicę z grzbietu gryzonia. Przepłucz cewnik szczura 0.1 milliliters 0.9% roztworu soli fizjologicznej zawierającego 800 IU streptokinazy, aby zapobiec powstawaniu skrzepów krwi. Po przepłukaniu na każdą kaniulę prowadzącą nałóż osłonkę, aby zapobiec zapchaniu.Następnie należy umieścić szczura z powrotem w jego klatce domowej. Należy zapoznać się z protokołem tekstowym dotyczącym sprawdzania drożności cewników oraz sposobami rozwiązywania typowych problemów występujących w tym eksperymencie. Do przeprowadzenia eksperymentu należy przygotować od dziesięciu do dwunastu pudełek z pleksiglasu.Na każdym pudełku zaklej zewnętrzne strony trzech ścian sztywnym, nieprzezroczystym papierem, aby zapobiec wzajemnemu widzeniu się szczurów. Przednią ścianę pozostaw jednak odsłoniętą, aby umożliwić obserwację zwierząt podczas sesji stymulacji. Następnie częściowo zakryj górne krawędzie pudełek twardym panelem, aby zapobiec ucieczce szczurów, zapewniając jednocześnie dopływ powietrza.Na górnym panelu umieść komutatory zapewniające połączenie elektryczne między nakładką na głowę gryzonia a systemem stymulacji. Do eksperymentów DBS należy użyć systemu stymulacji zdolnego do dostarczania stałego prądu do wielu zwierząt jednocześnie. System ten powinien posiadać programowalny interfejs.Za pomocą kabli o odpowiedniej długości połącz porty kanałów stymulatorów z górnym cokołem elektronicznym każdego komutatora. Następnie połącz dolny cokół elektroniczny komutatora z wszczepionym cokołem elektrody na nakładce głownej gryzonia, używając 16 calowych kabli osłoniętych stalową sprężyną. Kabel powinien zapewniać szczurowi swobodny dostęp do każdego obszaru klatki, nie wywierając znaczącego napięcia na nakładkę głowną.Zazwyczaj wystarczająca jest długość kabla sięgająca miejsca, w którym może znajdować się głowa szczura, gdy zwierzę stoi na czterech łapach. Aby zaprogramować system, należy użyć języka programowania wizualnego, by określić, jakie funkcje będzie pełnić każde urządzenie w celu osiągnięcia celów eksperymentu oraz które dane będą przechowywane i/lub wyświetlane w czasie rzeczywistym. Przed rozpoczęciem eksperymentu należy wprowadzić pożądaną częstotliwość, szerokość impulsu oraz amplitudę w wizualnym panelu sterowania.Typowe parametry stymulacji o wysokiej częstotliwości u szczurów są zbliżone do tych stosowanych w klinicznej głębokiej stymulacji mózgu u ludzi. Częstotliwość wynosi od 130 do 180 Hz, szerokość impulsu od 60 do 90 ms, a amplituda prądu od 100 do 250 µA. Podczas przeprowadzania eksperymentu ze stymulacją mózgu, w trakcie umieszczania szczurów w klatkach, należy podłączyć stalowy kabel sprężynowy z komutatora do każdego gniazda elektrody na nasadce głownej.W pierwszej kolejności należy sprawdzić impedancję każdej elektrody, wykorzystując prąd o natężeniu 5 µA przy częstotliwości 1000 Hz przez dwie sekundy. Jeśli impedancja elektrody wynosi 125 kΩ lub mniej, można kontynuować eksperyment. W przeciwnym razie należy rozważyć wykluczenie zwierzęcia z badania, ponieważ oporność elektrody może ograniczyć natężenie prądu do poziomów potencjalnie subterapeutycznych.Zacznij od jednej lub dwóch sesji pozorowanych, aby oswoić szczury. Podczas tych sesji nie stosuj żadnej aktywnej terapii. Bezpośrednio po każdej sesji pozorowanej przetransportuj szczury do komór operantowych na codzienną dwugodzinną sesję dożylnego samopodawania metamfetaminy.Na potrzeby eksperymentu przydziel szczury do dwóch grup w sposób zrównoważony: kohorty stymulacji aktywnej oraz kohorty stymulacji pozorowanej (sham), która będzie poddawana sesjom pozorowanym. Przeprowadzaj codzienne sesje głębokiej stymulacji mózgu przez pięć dni, po trzy godziny dziennie. Uważnie obserwuj zwierzęta podczas części każdej sesji stymulacji, aby odnotować, czy stymulacja powoduje jakiekolwiek wyraźne zmiany w zachowaniu.Bezpośrednio po każdej sesji głębokiej stymulacji mózgu należy rozpocząć codzienną sesję dożylnej samopodaży metamfetaminy u szczurów. Po wprowadzeniu dożylnych cewników jugularnych i wewnątrzczaszkowych elektrod do głębokiej stymulacji mózgu, szczury nabyły nawyk i zwiększyły dawkę samopodawanego leku po dwóch dniach rozszerzonego dostępu do metamfetaminy. Następnie szczury przeniesiono na codzienny, dwugodzinny harmonogram treningu operacyjnego, aby zapobiec toksyczności metamfetaminy i ustanowić stabilny poziom reakcji, który mógłby być modyfikowany za pomocą różnych interwencji terapeutycznych.Do szóstego dnia treningu operacyjnego szczury wykazały zwiększoną motywację do przyjmowania narkotyku, o czym świadczyło pojawienie się wzorca spożycia typu front loading. Wzorzec ten był w dużej mierze utrzymywany podczas kolejnych sesji. Po ugruntowaniu tego stabilnego wzorca nadużywania narkotyku zastosowano głęboką stymulację mózgu zgodnie z opisanym protokołem.Doprowadziło to do wyraźnego zmniejszenia operacyjnego samozapodawania metamfetaminy drogą dożylną (IV). Po opanowaniu techniki, procedura ta może zostać ukończona w ciągu od dwóch do czterech tygodni, przy użyciu około dziesięciu do dwunastu zwierząt na grupę. Jest to rozwiązanie idealne do testowania efektów głębokiej stymulacji mózgu, biorąc pod uwagę ograniczoną żywotność kapsuł głowowych i cewników dożylnych u gryzoni otrzymujących metamfetaminę.Niniejszą procedurę można wykorzystać do badania alternatywnych parametrów elektrycznych, różnych celów w mózgu oraz nowych wzorców dostarczania impulsów, a także kombinacji terapii elektrycznej i środków farmakologicznych, które mogą prowadzić do długotrwałej modyfikacji behawioralnej.

a-general-method-for-evaluating-deep-brain-stimulation-effects-on

Research

JoVE Journal

Behavior

Zachowanie

Paradygmat dożylnej samopodaży (IVSA) jest uważany za złoty standard w badaniu właściwości wzmacniających substancji psychoaktywnych u gryzoni. Niniejszy artykuł opisuje procedury eksperymentalne i techniki chirurgiczne niezbędne do uzyskania wiarygodnych danych IVSA. W szczególności podkreślono znaczenie starannego implantowania i utrzymywania cewników.

Metody dożylnej samopodaży w modelu mysim

Opisano metodę określania przebiegu czasowego stężenia etanolu w mózgach szczurów podczas operantowej samopodaży etanolu. Do ilościowego oznaczenia etanolu w próbkach dialyzatu zastosowano chromatografię gazową z detekcją płomieniowo-jonizacyjną, ponieważ charakteryzuje się ona czułością wymaganą dla generowanych małych objętości.

Mikrodializa etanolu podczas operacyjnego samopodawania etanolu oraz oznaczanie etanolu metodą chromatografii gazowej

Źródło: Batra, V., et al. Ogólna metoda oceny wpływu głębokiej stymulacji mózgu na samodzielne podawanie metamfetaminy dożylnie. J. Vis. Exp. (2016).Ten film pokazuje szczurzy model uzależnienia od narkotyków, w którym zwierzę samo podaje dożylnie metamfetaminę, naciskając dźwignię, co prowadzi do kompulsywnych zachowań związanych z poszukiwaniem narkotyków napędzanych uwalnianiem dopaminy w jądrze półleżącym. Aby temu przeciwdziałać, szczur jest poddawany głębokiej stymulacji mózgu (DBS) za...

Głęboka stymulacja mózgu jako metoda leczenia uzależnienia od narkotyków w modelu szczurzym

Ten film demonstruje wszczepienie elektrod i kaniul u znieczulonego szczura w celu pomiaru uwalniania dopaminy w jądrze półleżącym za pomocą potencjostatu oraz infuzji leków w celu modulacji aktywności dopaminergicznej w brzusznej części nakrywki.

Monitorowanie uwalniania dopaminy w modelu szczurzym za pomocą manipulacji receptorem neuronów dopaminergicznych VTA

Ten protokół opisuje standardową metodę jednoczesnego funkcjonalnego obrazowania metodą rezonansu magnetycznego i głębokiej stymulacji mózgu u gryzonia. Połączone wykorzystanie tych narzędzi eksperymentalnych pozwala na badanie globalnej aktywności w odpowiedzi na stymulację elektryczną w praktycznie każdym miejscu w mózgu.

Głęboka stymulacja mózgu z jednoczesnym fMRI u gryzoni

Gwałtowne wahania dopaminy zewnątrzkomórkowej (DA) pośredniczą zarówno w przetwarzaniu nagrody, jak i w motywowanym zachowaniu u ssaków. Manuskrypt ten opisuje połączone zastosowanie szybkiej woltamperometrii cyklicznej (FSCV) i doustnej dawki degustacyjnej w celu określenia, w jaki sposób degustatory zmieniają szybkie uwalnianie dopaminy u obudzonych, swobodnie poruszających się szczurów.

Badanie szybkiej dynamiki dopaminy za pomocą cyklicznej woltamperometrii Fast Scan podczas doustnej dawki degustacyjnej u obudzonych szczurów

Głęboka stymulacja mózgu (DBS) jest skuteczną opcją leczenia choroby Parkinsona. Opracowaliśmy projekt badania w celu zbadania nowych paradygmatów stymulacji u szczurów. Protokół opisuje zastosowanie testu schodowego i testu cylindra do oceny wyników motorycznych u szczurów z hemiparkinsonem leczonych DBS.

Nowatorskie podejście do oceny wyników motorycznych efektów głębokiej stymulacji mózgu u szczura z połowiczaną półparkinsonem: test schodowy i cylindryczny

Reaktywność wskazówek jest rozumiana jako wrażliwość na sygnały związane z doświadczeniami związanymi z zażywaniem narkotyków, które przyczyniają się do głodu i nawrotów u abstynentów. Reaktywność sygnału jest modelowana u szczurów poprzez pomiar orientacji uwagi na sygnały związane z narkotykami, co skutkuje zachowaniem podejścia apetytywnego w teście reaktywności sygnału po samodzielnym podaniu i wymuszonej abstynencji.

Protokół pomiaru reaktywności sygnałów w szczurzym modelu zaburzeń związanych z używaniem kokainy

Ten protokół pokazuje, jak skonfigurować niezawodną metodę HFS u myszy. Neurony w zakręcie zębatym hipokampa są stymulowane elektrycznie przez HFS bezpośrednio i pośrednio in vivo. Aktywność neuronalną i sygnalizację molekularną bada się odpowiednio za pomocą barwienia immunofluorescencyjnego c-fos i Notch1; Neurogenezę określa się ilościowo za pomocą testu znakowania bromodeoksyurydyny.

Inwazyjna metoda aktywacji zakrętu zębatego myszy poprzez stymulację o wysokiej częstotliwości

Celem tego protokołu jest bezpośrednie manipulowanie receptorami brzusznego obszaru nakrywki w celu zbadania ich udziału w subsekundowym uwalnianiu dopaminy.

Skojarzona infuzja i stymulacja z woltamperometrią cykliczną Fast-Scan (CIS-FSCV) w celu oceny regulacji dopaminy fazowej przez receptory brzusznego obszaru nakrywki

Opisujemy przedkliniczną eksperymentalną metodę oceny neuromodulacji metabolicznej wywołanej przez ostrą głęboką stymulację mózgu za pomocą in vivo FDG-PET. Manuskrypt ten obejmuje wszystkie etapy eksperymentalne, od chirurgii stereotaktycznej po zastosowanie leczenia stymulacją oraz pozyskiwanie, przetwarzanie i analizę obrazów PET.

In vivo (in vivo) Pozytonowa tomografia emisyjna w celu ujawnienia wzorców aktywności wywołanych głęboką stymulacją mózgu u szczurów

Poznaj metodę oceny głębokiej stymulacji mózgu w leczeniu uzależnienia od metamfetaminy u gryzoni. Technika ta pozwala badać wpływ stymulacji elektrycznej na zachowania związane z poszukiwaniem narkotyku.

Ogólna metoda oceny wpływu głębokiej stymulacji mózgu na samodzielne podawanie metamfetaminy dożylnie

Przeglądaj więcej filmów