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

Ogólnym celem tej procedury jest ocena efektów głębokiej stymulacji mózgu, która jest czasowo i przestrzennie oddzielona od środowiska zażywania narkotyków przez metamfetaminę podawaną dożylnie u gryzoni. Metoda ta może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania w psychiatrii uzależnień, takie jak: czy stymulacja elektryczna dyskretnych obszarów mózgu może zmniejszyć nadużywanie narkotyków i w jakich okolicznościach ta terapia jest najbardziej skuteczna? Główną zaletą tej techniki jest to, że elektroterapia jest przeprowadzana w innym czasie i w innym otoczeniu niż środowisko zażywania narkotyków.

Jest to bardziej zbliżone do tego, co będzie możliwe u ludzi. Tę procedurę zademonstruje dr Vinita Batra, jeden z naszych stażystów podoktoranckich w naszym laboratorium, oraz pan Glenn Guerin, nasz główny technik laboratoryjny. Przygotowania do tego eksperymentu są opisane w protokole tekstowym.

Na początek załaduj szczury do komór operacyjnych tak szybko i spokojnie, jak to możliwe, aby zminimalizować artefakty behawioralne. Przepłucz cewnik szczura 0,1 mililitra 0,9% roztworu soli fizjologicznej, aby zapewnić drożność linii przed rozpoczęciem eksperymentu. Następnie przymocuj smycz sprężynową ze stali nierdzewnej do kaniuli prowadzącej na grzbiecie gryzonia.

Podłącz drugi koniec kaniuli do szczelnego krętlika płynu nad komorą operacyjną. Aby szczury szybko nauczyły się zadania samodzielnego podawania, przeprowadzaj sesje przez sześć godzin dziennie przez cztery do pięciu kolejnych dni i zawsze mniej więcej o tej samej porze dnia. Na każde aktywne naciśnięcie dźwigni należy podać jeden wlew metamfetaminy, po którym następuje 30-sekundowa przerwa, w której dźwignia nie dostarcza nic.

Pod koniec pierwszego tygodnia gryzonie będą biegłe w podawaniu sobie metamfetaminy. W drugim tygodniu treningu przeprowadzaj szczury na codziennych dwugodzinnych sesjach, od poniedziałku do piątku, aby utrzymać i udoskonalić ich samodzielne podawanie metamfetaminy dożylnie. Kontynuuj prowadzenie sesji w ustalonym stosunku jeden, z trzydziestosekundowymi przerwami.

Stabilna, intensywna reakcja jest osiągana, gdy całkowita liczba wlewów metamfetaminy w każdych trzech kolejnych sesjach różni się o mniej niż dziesięć procent. Innym wskaźnikiem stabilnej, intensywnej odpowiedzi jest sytuacja, w której łączna liczba infuzji w ciągu pierwszych trzydziestu minut jest większa niż skumulowana liczba infuzji w ciągu drugich trzydziestu minut. Kiedy szczury rozwijają ten wzorzec ładowania narkotykami, wskazuje to na uzależnienie, a nie tylko na przypadkowe używanie.

Pod koniec każdej sesji przygotuj strzykawkę do przepłukania cewnika i odłącz smycz od grzbietu gryzonia. Przepłucz cewnik szczura 0,1 mililitra 0,9% roztworu soli fizjologicznej zawierającego 800 IU streptokinazy, aby zapobiec powstawaniu zakrzepów krwi. Po płukaniu włóż osłonę do każdej kaniuli prowadzącej, aby zapobiec zatkaniu.

Następnie przywróć szczura do jego domowej klatki. Zapoznaj się z protokołem tekstowym dotyczącym badania drożności cewników i sposobu rozwiązywania typowych problemów związanych z tym eksperymentem. Przygotuj od dziesięciu do dwunastu pudełek z pleksiglasu do tego eksperymentu.

Na każdym pudełku przykryj zewnętrzną stronę trzech ścian sztywnym, nieprzezroczystym papierem, aby szczury nie widziały się nawzajem. Pozostaw jednak przednią ścianę wolną, aby widzieć zwierzęta podczas sesji stymulacji. Następnie częściowo przykryj górną część pudełek twardym panelem, aby zapobiec ucieczce szczurów, ale nadal umożliwiając przepływ powietrza.

Na górnym panelu podeprzyj komutatory do połączenia elektrycznego między nasadką głowy gryzonia a systemem stymulacji. Użyj systemu stymulacji, który może dostarczać stały prąd do wielu jednoczesnych zwierząt do eksperymentów DBS. Powinien zawierać programowalny interfejs.

Za pomocą o niestandardowej długości podłącz porty kanałowe stymulatorów do nadrzędnego elektronicznego cokołu każdego komutatora. Następnie podłącz dolny elektroniczny cokół komutatora do wszczepionego cokołu elektrody na nasadce głowy gryzonia za pomocą 16-calowych zamkniętych w sprężynie ze stali nierdzewnej. powinien umożliwiać szczurowi swobodne przemieszczanie się do każdego obszaru pomieszczenia bez powodowania znacznego naprężenia pokrywy głowy.

, który sięga do miejsca, w którym może znaleźć się głowa szczura, gdy znajduje się na czterech nogach, jest zwykle wystarczająco długi. Aby zaprogramować system, użyj wizualnego języka programowania, aby określić, jakie funkcje będzie wykonywać każde urządzenie, aby spełnić eksperymentalne punkty końcowe oraz które dane będą przechowywane i/lub wyświetlane do przeglądania w czasie rzeczywistym. Określ żądaną częstotliwość, szerokość impulsu i amplitudę w wizualnym panelu sterowania przed rozpoczęciem eksperymentu.

Typowe parametry stymulacji wysokiej częstotliwości u szczurów są podobne do tych stosowanych w klinicznej głębokiej stymulacji mózgu człowieka. Częstotliwość od 130 do 180 Hz, szerokość impulsu od 60 do 90 milisekund i amplituda prądu od 100 do 250 mikroamperów. W eksperymencie ze stymulacją mózgu, podczas ładowania szczurów do pudełek, przymocuj sprężynowy ze stali nierdzewnej z komutatora do każdego cokołu elektrody na nasadce głowy.

Najpierw przetestuj impedancję każdej elektrody za pomocą pięciu mikroamperów prądu o częstotliwości 1000 Hz przez dwie sekundy. Jeśli impedancja elektrody jest równa lub mniejsza niż 125 kiloomów, kontynuuj eksperyment. Ale jeśli nie, rozważ usunięcie zwierzęcia z eksperymentu, ponieważ opór elektrody może obciąć prąd do potencjalnie subterapeutycznych poziomów.

Zacznij od jednej lub dwóch próbnych sesji, aby przyzwyczaić szczury. Podczas tych sesji nie stosuj żadnej aktywnej terapii. Natychmiast po każdej próbnej sesji przetransportuj szczury do boksów operacyjnych na codzienną dwugodzinną sesję samodzielnego podawania metamfetaminy dożylnie.

W eksperymencie należy zrównoważyć szczury na dwie grupy, kohortę aktywnej stymulacji i kohortę pozorowanej stymulacji, która otrzymuje próbne sesje. Wykonuj codzienne sesje głębokiej stymulacji mózgu przez pięć dni, przez trzy godziny dziennie. Uważnie obserwuj zwierzęta podczas części każdej sesji stymulacji, aby zauważyć, czy stymulacja powoduje wyraźną zmianę w zachowaniu.

Bezpośrednio po każdej sesji głębokiej stymulacji mózgu rozpocznij codzienną sesję samodzielnego podawania metamfetaminy dożylnie szczurom. Po umieszczeniu dożylnych cewników szyjnych i wewnątrzczaszkowych elektrod do głębokiej stymulacji mózgu, szczury nabyły i eskalowały samodzielne podawanie leku po dwóch dniach przedłużonego dostępu do metamfetaminy. Następnie szczury zostały przeniesione do codziennego dwugodzinnego treningu operacyjnego, aby zapobiec toksyczności metamfetaminy i ustalić stabilny wskaźnik reakcji, którym można manipulować za pomocą różnych interwencji terapeutycznych.

W szóstym dniu treningu operacyjnego szczury rozwinęły zwiększoną motywację do przyjmowania leku, na co wskazuje pojawienie się wzorca przyjmowania z przodu. Ten wzorzec został w dużej mierze utrzymany w kolejnych sesjach. Po ustaleniu tego ustabilizowanego wzorca nadużywania narkotyków, zastosowano głęboką stymulację mózgu zgodnie z opisanym protokołem.

Spowodowało to wyraźny spadek samodzielnego podawania metamfetaminy dożylnie. Po opanowaniu tej techniki można ją wykonać w ciągu dwóch do czterech tygodni, przy użyciu około dziesięciu do dwunastu zwierząt w grupie. Idealnie nadaje się do testowania efektów głębokiej stymulacji mózgu, biorąc pod uwagę ograniczoną żywotność nasadek na głowę i cewników dożylnych u gryzoni stosujących metamfetaminę.

Procedura ta może być wykorzystana do zbadania alternatywnych parametrów elektrycznych, różnych celów mózgowych i nowych wzorców dostarczania, a także kombinacji terapii elektrycznej i środków farmaceutycznych, które mogą skutkować długotrwałą modyfikacją zachowania.