Общий метод для оценки Глубокая стимуляция мозга Воздействие на внутривенного употребления метамфетамина самоуправлении

Общая цель этой процедуры заключается в оценке эффектов глубокой стимуляции мозга, которая временно и пространственно отделена от среды внутривенного введения метамфетамина у грызунов. Этот метод может помочь ответить на ключевые вопросы в психиатрии зависимостей, такие как: может ли электрическая стимуляция дискретных областей мозга снизить злоупотребление наркотиками и при каких обстоятельствах эта терапия наиболее эффективна? Основное преимущество этого метода заключается в том, что электротерапия проводится в другое время и в условиях, отличных от условий употребления наркотиков.

Это более близко к тому, что будет возможно у людей. Эту процедуру будут демонстрировать д-р Винита Батра, один из наших постдокторантов в нашей лаборатории, и г-н Гленн Герин, наш главный лаборант. Подготовка к этому эксперименту изложена в текстовом протоколе.

Для начала загрузите крыс в оперантные камеры как можно быстрее и спокойнее, чтобы свести к минимуму поведенческие артефакты. Промойте катетер крысы 0,1 мл 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. После установки внутривенных яремных катетеров и электродов для внутричерепной глубокой стимуляции мозга крысы приобретали и увеличивали самостоятельное введение наркотиков после двух дней расширенного доступа к метамфетамину. Затем крысы были переведены на ежедневный двухчасовой график оперантной тренировки, чтобы предотвратить токсичность метамфетамина и установить стабильную скорость реакции, которой можно было манипулировать с помощью различных терапевтических вмешательств.

К шестому дню оперантной тренировки у крыс развилась повышенная мотивация к приему препарата, о чем свидетельствует появление модели приема с фронтальной загрузкой. Эта тенденция в значительной степени сохранялась в течение последующих сеансов. После установления этой стабилизированной модели злоупотребления наркотиками была проведена глубокая стимуляция мозга в соответствии с описанным протоколом.

Это привело к заметному снижению самостоятельного введения метамфетамина в оперантном внутривенном введении. После освоения этой техники ее можно выполнить в течение двух-четырех недель, используя от десяти до двенадцати животных в группе. Это идеально подходит для проверки эффектов глубокой стимуляции мозга, учитывая ограниченный срок службы головных уборов и внутривенных катетеров у грызунов, использующих метамфетамин.

Эта процедура может быть использована для исследования переменных электрических параметров, различных мишеней мозга и новых схем доставки, а также комбинаций электротерапии и фармацевтических агентов, которые могут привести к долговременной модификации поведения.