Глубокая стимуляция мозга как метод лечения наркотической зависимости на модели крысы

Начните с крысиной модели наркомании в оперантной камере.

Крысе имплантирован внутривенный катетер для самостоятельного введения лекарств путем нажатия на рычаг.

Нажатие на рычаг чаще происходит в начале сеанса, что указывает на компульсивное поведение, связанное с поиском наркотиков.

Препарат стимулирует мезолимбический путь, увеличивая высвобождение дофамина в прилежащем ядре, области, связанной с вознаграждением и привыканием.

Повышенный уровень дофамина стимулирует нейроны, усиливая приятные эффекты и стремление к наркотикам.

Крысе имплантируют двусторонне размещенные электроды в прилежащее ядро для глубокой стимуляции мозга (DBS).

Переведите крысу в аппарат для стимуляции и подключите электроды к системе.

Подавайте высокочастотные импульсы для инактивации гиперактивных нейронов в прилежащем ядре, уменьшая усиливающие эффекты препарата.

Верните крысу в оперантную камеру, чтобы понаблюдать за изменениями в поведении при поиске наркотиков.

DBS эффективно снижает частоту инфузий наркотиков, демонстрируя свой потенциал в подавлении поведения, связанного с зависимостью.

Загружайте крыс в оперантные камеры как можно быстрее и спокойнее, чтобы свести к минимуму поведенческие артефакты. Промойте катетер крысы 0,1 миллилитром 0,9% физиологического раствора, чтобы обеспечить проходимость катетера до начала эксперимента. Далее прикрепите пружинный поводок из нержавеющей стали к направляющей канюле на спине грызуна.

Подсоедините другой конец канюли к герметичному вертлюгу для жидкости над оперантной камерой. Для того, чтобы крысы быстро освоили задачу самостоятельного управления, проводите сеансы по шесть часов в день в течение четырех-пяти дней подряд, и всегда примерно в одно и то же время суток. Для каждого активного рычажного нажатия обеспечьте одну инфузию метамфетамина, за которой следует 30-секундный тайм-аут, в течение которого рычаг ничего не дает.

К концу первой недели грызуны научатся вводить себе метамфетамин. В течение второй недели обучения проводите ежедневные двухчасовые сеансы с понедельника по пятницу, чтобы поддерживать и совершенствовать их внутривенное введение метамфетамина. Продолжайте проводить сеансы в фиксированном соотношении, равном одному, с тридцатисекундными тайм-аутами.

Стабильная, интенсивная реакция достигается, когда общее количество инфузий метамфетамина в течение каждых трех последовательных сеансов варьируется менее чем на десять процентов. Другой показатель стабильной интенсивной реакции возникает, когда кумулятивное число инфузий в течение первых тридцати минут больше, чем кумулятивное число инфузий в течение вторых тридцати минут. Когда у крыс развивается такая модель загрузки наркотиков, это указывает на аддиктивное поведение, а не просто на случайное употребление.

В конце каждого сеанса подготовьте шприц для промывки катетера и отсоедините поводок от спины грызуна. Промойте катетер крысы 0,1 мл 0,9% физиологического раствора, содержащего 800 МЕ стрептокиназы, чтобы предотвратить образование тромбов. После промывки вставьте оболочку на каждую направляющую канюлю, чтобы предотвратить засорение.

Затем верните крысу в ее домашнюю клетку. Ознакомьтесь с текстовым протоколом о проверке проходимости катетеров и о том, как решить распространенные проблемы с помощью этого эксперимента. Подготовьте для этого эксперимента десять-двенадцать коробок из плексигласа.

На каждой коробке накройте внешнюю сторону трех стен жесткой непрозрачной бумагой, чтобы крысы не видели друг друга. Тем не менее, оставьте переднюю стену свободной, чтобы видеть животных во время сеансов стимуляции. Далее частично накройте верхушки коробок жесткой панелью, чтобы крысы не сбежали, но при этом пропуская воздух.

На верхней панели опорите коллекторы для электрического соединения между шапкой головы грызуна и системой стимуляции. Используйте систему стимуляции, которая может подавать постоянный ток нескольким животным одновременно для экспериментов DBS. Он должен включать в себя программируемый интерфейс.

С помощью кабелей произвольной длины подключите порты каналов стимуляторов к верхней электронной опоре каждого коммутатора. Затем соедините нижнюю электронную опору коллектора с имплантированной электродной опорой на головной крышке грызуна с помощью 16-дюймовых кабелей, заключенных в пружину из нержавеющей стали. Кабель должен обеспечивать свободное перемещение крысы в любую зону вольера, не создавая значительного натяжения на головной колпачок.

Кабель, который тянется туда, куда может пройти голова крысы, когда она находится на четырех ногах, обычно достаточно длинный. Чтобы запрограммировать систему, используйте визуальный язык программирования, чтобы указать, какие функции будет выполнять каждое устройство для достижения экспериментальных конечных точек, и какие данные будут храниться и/или проецироваться для просмотра в режиме реального времени. Укажите желаемую частоту, длительность и амплитуду импульса на визуальной панели управления до начала эксперимента.

Типичные параметры высокочастотной стимуляции у крыс аналогичны тем, которые используются при клинической глубокой стимуляции мозга человека. Частота от 130 до 180 Гц, длительность импульса от 60 до 90 миллисекунд и амплитуда тока от 100 до 250 микроампер. Для эксперимента по стимуляции мозга, загружая крыс в коробки, прикрепите пружинный кабель из нержавеющей стали от коммутатора к каждой пьедесталу электрода на головной крышке.

Сначала проверьте импеданс каждого электрода с помощью пяти микроампер тока с частотой 1000 Гц в течение двух секунд. Если импеданс электрода равен или меньше 125 килоОм, то приступайте к эксперименту. Но если нет, рассмотрите возможность исключения животного из эксперимента, потому что сопротивление электрода может привести к снижению тока до потенциально субтерапевтического уровня.

Начните с одного или двух пробных сеансов, чтобы приучить крыс. Не применяйте активную терапию во время этих сеансов. Сразу после каждого тренировочного сеанса транспортируйте крыс в оперантные боксы для ежедневного двухчасового сеанса внутривенного введения метамфетамина.

Для эксперимента уравновесьте крыс в две группы: когорту активной стимуляции и когорту фиктивной стимуляции, которая проходит имитационные сеансы. Проводите ежедневные сеансы глубокой стимуляции мозга в течение пяти дней, по три часа в день. Внимательно наблюдайте за животными в течение части каждого сеанса стимуляции, чтобы заметить, вызывает ли стимуляция какие-либо явные изменения в поведении.

Сразу после каждого сеанса глубокой стимуляции мозга начинайте ежедневный сеанс самостоятельного введения метамфетамина крысами внутривенно.