Um método geral para avaliar os efeitos Estimulação Profunda do Cérebro em metanfetamina intravenosa auto-administração

O objetivo geral deste procedimento é avaliar os efeitos da estimulação cerebral profunda que é temporal e espacialmente separada do ambiente de uso de drogas de metanfetamina intravenosa em roedores. Este método pode ajudar a responder a questões-chave na psiquiatria da dependência, como: a estimulação elétrica de regiões cerebrais discretas pode diminuir o abuso de drogas e em que circunstâncias essa terapia é mais eficaz? A principal vantagem dessa técnica é que a eletroterapia é administrada em um horário diferente e em um ambiente diferente do ambiente de uso de drogas.

Isso se aproxima mais do que será possível em pacientes humanos. Demonstrando este procedimento estará a Dra. Vinita Batra, uma de nossas bolsistas de pós-doutorado em nosso laboratório, e o Sr. Glenn Guerin, nosso técnico de laboratório chefe. Os preparativos para este experimento são descritos no protocolo de texto.

Para começar, carregue os ratos nas câmaras operante o mais rápido e calmamente possível para minimizar os artefatos comportamentais. Lave o cateter do rato com 0,1 mililitros de solução salina a 0,9% para garantir a permeabilidade da linha antes do início do experimento. Em seguida, prenda uma coleira de mola de aço inoxidável à cânula guia nas costas do roedor.

Conecte a outra extremidade da cânula a um giro de fluido à prova de vazamentos acima da câmara operante. Para que os ratos aprendam rapidamente a tarefa de autoadministração, execute as sessões por seis horas por dia durante quatro a cinco dias consecutivos e sempre na mesma hora do dia. Para cada pressão de alavanca ativa, forneça uma infusão de metanfetamina, seguida por um tempo limite de 30 segundos em que a alavanca não fornece nada.

No final da primeira semana, os roedores serão adeptos da administração de metanfetamina. Durante a segunda semana de treinamento, execute os ratos em sessões diárias de duas horas, de segunda a sexta-feira, para manter e refinar sua autoadministração intravenosa de metanfetamina. Continue conduzindo as sessões em uma proporção fixa de um, com tempos limite de trinta segundos.

A resposta estável e intensa é alcançada quando o número total de infusões de metanfetamina a cada três sessões consecutivas varia em menos de dez por cento. Outro indicador de resposta intensa estável ocorre quando o número cumulativo de infusões nos primeiros trinta minutos é maior do que o número cumulativo de infusões durante os segundos trinta minutos. Quando os ratos desenvolvem esse padrão de carga de drogas, isso indica um comportamento viciante, e não simplesmente o uso casual.

No final de cada sessão, prepare uma seringa para lavar o cateter e desconecte a trela das costas do roedor. Lave o cateter do rato com 0,1 mililitros de solução salina a 0,9% contendo 800 UI de estreptoquinase para evitar coágulos sanguíneos. Após a lavagem, insira uma bainha em cada cânula guia para evitar entupimento.

Em seguida, devolva o rato à sua gaiola de origem. Veja o protocolo de texto sobre como testar a permeabilidade dos cateteres e como resolver problemas comuns com este experimento. Prepare de dez a doze caixas de acrílico para este experimento.

Em cada caixa, cubra a parte externa de três paredes com papel opaco duro para evitar que os ratos se vejam. No entanto, deixe a parede frontal livre para visualizar os animais durante as sessões de estimulação. Em seguida, cubra parcialmente a parte superior das caixas com um painel rígido para evitar que os ratos escapem, mas ainda permitindo o fluxo de ar.

No painel superior, apoie os comutadores para a conexão elétrica entre a tampa da cabeça do roedor e o sistema de estimulação. Use um sistema de estimulação que possa fornecer corrente constante a vários animais simultâneos para os experimentos DBS. Deve incluir uma interface programável.

Com cabos de comprimento personalizado, conecte as portas do canal dos estimuladores ao pedestal eletrônico superior de cada comutador. Em seguida, conecte o pedestal eletrônico inferior do comutador ao pedestal do eletrodo implantado na tampa da cabeça do roedor usando cabos de 16 polegadas envoltos em uma mola de aço inoxidável. O cabo deve permitir o movimento livre do rato para todas as áreas do recinto sem criar tensão significativa na tampa da cabeça.

Um cabo que chega até onde a cabeça do rato pode ir quando está em quatro patas geralmente é longo o suficiente. Para programar o sistema, use uma linguagem de programação visual para especificar quais funções cada dispositivo executará para atender aos endpoints experimentais e quais dados serão armazenados e/ou projetados para visualização em tempo real. Especifique a frequência, a largura de pulso e a amplitude desejadas no painel de controle visual antes do início do experimento.

Os parâmetros típicos para estimulação de alta frequência em ratos são semelhantes aos usados na estimulação clínica do cérebro humano profundo. Uma frequência de 130 a 180 Hertz, uma largura de pulso de 60 a 90 milissegundos e uma amplitude de corrente de 100 a 250 microamperes. Para o experimento de estimulação cerebral, ao carregar os ratos nas caixas, conecte o cabo de mola de aço inoxidável do comutador a cada pedestal do eletrodo na tampa da cabeça.

Primeiro teste a impedância de cada eletrodo usando cinco microamperes de corrente a 1000 Hertz por dois segundos. Se a impedância de um eletrodo for igual ou inferior a 125 quilo Ohms, prossiga com o experimento. Mas se não, considere remover o animal do experimento porque a resistência do eletrodo pode truncar a corrente para níveis potencialmente subterapêuticos.

Comece com uma ou duas sessões simuladas para habituar os ratos. Não aplique nenhuma terapia ativa durante essas sessões. Imediatamente após cada sessão simulada, transporte os ratos para as caixas operante para sua sessão diária de duas horas de autoadministração intravenosa de metanfetamina.

Para o experimento, contrabalanceie os ratos em dois grupos, uma coorte de estimulação ativa e uma coorte de estimulação simulada que recebe sessões simuladas. Realize as sessões diárias de estimulação cerebral profunda por cinco dias, durante três horas por dia. Observe os animais cuidadosamente durante uma parte de cada sessão de estimulação para observar se a estimulação está causando alguma alteração clara no comportamento.

Diretamente após cada sessão de estimulação cerebral profunda, inicie a sessão diária de autoadministração de metanfetamina IV dos ratos. Após a colocação de cateteres jugulares intravenosos e eletrodos de estimulação cerebral profunda intracraniana, os ratos adquiriram e aumentaram a autoadministração do medicamento após dois dias de acesso prolongado à metanfetamina. Em seguida, os ratos foram movidos para um cronograma diário de duas horas de treinamento operante para prevenir a toxicidade da metanfetamina e estabelecer uma taxa estável de resposta que poderia ser manipulada por várias intervenções terapêuticas.

No sexto dia de treinamento operante, os ratos desenvolveram uma motivação aumentada para tomar a droga, conforme indicado pelo surgimento de um padrão de ingestão de carga frontal. Esse padrão foi amplamente sustentado nas sessões subsequentes. Após o estabelecimento desse padrão estabilizado de abuso de drogas, a estimulação cerebral profunda foi administrada de acordo com o protocolo descrito.

Isso resultou em uma diminuição acentuada da autoadministração de metanfetamina operante IV. Uma vez dominada, essa técnica pode ser concluída em um período de duas a quatro semanas, usando cerca de dez a doze animais por grupo. Isso é ideal para testar os efeitos da estimulação cerebral profunda, dada a vida útil limitada das tampas de cabeça e cateteres intravenosos em roedores que usam metanfetamina.

Este procedimento pode ser usado para investigar parâmetros elétricos alternativos, diferentes alvos cerebrais e novos padrões de entrega, bem como combinações de terapia elétrica e agentes farmacêuticos que podem resultar em modificação comportamental duradoura.