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

Общая цель данной процедуры заключается в оценке эффектов глубокой стимуляции мозга, которая разделена во времени и пространстве с условиями употребления внутривенного метамфетамина у грызунов. Этот метод позволяет ответить на ключевые вопросы аддиктивной психиатрии, такие как: может ли электрическая стимуляция отдельных областей мозга снизить злоупотребление наркотиками и при каких обстоятельствах эта терапия наиболее эффективна? Главным преимуществом данной методики является то, что электротерапия проводится в другое время и в другой обстановке, чем среда, в которой употреблялся препарат.

Это более точно приближает нас к тому, что станет возможным при лечении людей. Данную процедуру продемонстрируют доктор Винита Батра, один из наших постдокторантов, и г-н Гленн Герин, старший лабораторный техник.

Для начала поместите крыс в оперантные камеры как можно быстрее и спокойнее, чтобы минимизировать поведенческие артефакты. Промойте катетер крысы 0.1 milliliters 0.9% физиологического раствора, чтобы убедиться в проходимости линии перед началом эксперимента. Затем прикрепите стальной пружинный поводок к направляющей канюле на спине грызуна.

Подсоедините другой конец канюли к герметичному жидкостному поворотнику, расположенному над оперантной камерой. Чтобы крысы быстрее освоили задачу по самовведению, проводите сеансы по шесть часов в день в течение четырех-пяти дней подряд и всегда примерно в одно и то же время суток. За каждое нажатие активного рычага вводите одну порцию метамфетамина, после чего следует 30-секундный интервал отдыха (timeout), в течение которого нажатие рычага не приводит к введению вещества.

К концу первой недели грызуны должны освоить навык самостоятельного введения метамфетамина. В течение второй недели обучения проводите ежедневные двухчасовые сессии с понедельника по пятницу для поддержания и совершенствования навыка внутривенного самовведения метамфетамина. Продолжайте проводить сессии с фиксированным коэффициентом подкрепления, равным одному, с интервалами отдыха в тридцать секунд.

Стабильные интенсивные реакции достигаются, когда общее количество инфузий метамфетамина за три последовательных сессии изменяется менее чем на десять процентов. Другим показателем стабильных интенсивных реакций является ситуация, когда кумулятивное количество инфузий за первые тридцать минут превышает кумулятивное количество инфузий за вторые тридцать минут. Когда у крыс развивается такая схема приема препарата, это указывает на аддиктивное поведение, а не просто на эпизодическое использование.

В конце каждого сеанса подготовьте шприц для промывания катетера и отсоедините соединительную трубку от спины грызуна. Промойте катетер крысы 0,1 milliliters 0,9% физиологического раствора, содержащего 800 IU стрептокиназы, для предотвращения образования тромбов. После промывания наденьте кожух на каждую направляющую канюлю, чтобы предотвратить засорение.

Затем верните крысу в домашнюю клетку. Ознакомьтесь с текстовым протоколом проверки проходимости катетеров и способами решения распространенных проблем при проведении этого эксперимента. Подготовьте десять-двенадцать коробок из плексигласа для данного эксперимента.

На каждом боксе закройте внешние стороны трех стенок плотной непрозрачной бумагой, чтобы крысы не видели друг друга. При этом оставьте переднюю стенку открытой для наблюдения за животными во время сеансов стимуляции. Затем частично закройте верхние части боксов жесткой панелью, чтобы предотвратить побег крыс, обеспечив при этом приток воздуха.

На верхней панели закрепите коммутаторы для обеспечения электрического соединения между головным колпачком грызуна и системой стимуляции. Для экспериментов по DBS используйте систему стимуляции, способную подавать постоянный ток нескольким животным одновременно. Она должна иметь программируемый интерфейс.

С помощью кабелей индивидуальной длины соедините порты каналов стимуляторов с верхним электронным пьедесталом каждого коммутатора. Затем соедините нижний электронный пьедестал коммутатора с имплантированным пьедесталом электрода на головном колпачке грызуна, используя 16-дюймовые кабели в стальной пружинной оплетке. Кабель должен обеспечивать крысе свободное перемещение по всей площади клетки, не создавая при этом значительного натяжения головного колпачка.

Обычно достаточно кабеля такой длины, чтобы он достигал области, где может находиться голова крысы, когда она стоит на четырех лапах. Для программирования системы используйте визуальный язык программирования, чтобы определить функции каждого устройства для достижения конечных точек эксперимента, а также данные, которые будут сохраняться и/или выводиться для просмотра в режиме реального времени. Перед началом эксперимента задайте необходимую частоту, длительность импульса и амплитуду на панели визуального управления.

Типичные параметры высокочастотной стимуляции у крыс схожи с параметрами, используемыми при клинической глубокой стимуляции мозга у человека. Частота составляет от 130 до 180 Гц, длительность импульса — от 60 до 90 мс, а амплитуда тока — от 100 до 250 мкА. При проведении эксперимента по стимуляции мозга, помещая крыс в боксы, подсоедините стальной пружинный кабель от коммутатора к каждому основанию электрода на головном колпачке.

Сначала проверьте импеданс каждого электрода, используя ток силой 5 µA при частоте 1000 Hz в течение двух секунд. Если импеданс электрода составляет 125 kΩ или меньше, переходите к проведению эксперимента. В противном случае следует рассмотреть возможность исключения животного из эксперимента, так как сопротивление электрода может снизить силу тока до потенциально субтерапевтического уровня.

Начните с одной или двух пробных сессий для привыкания крыс. Во время этих сессий не проводите активную терапию. Сразу после каждой пробной сессии перенесите крыс в оперантные камеры для ежедневного двухчасового сеанса внутривенного самовведения метамфетамина.

Для проведения эксперимента распределите крыс по двум группам: когорте активной стимуляции и когорте ложной стимуляции, которой проводятся имитационные сеансы. Проводите ежедневные сеансы глубокой стимуляции мозга в течение пяти дней по три часа в день. Тщательно наблюдайте за животными в течение части каждого сеанса стимуляции, чтобы отметить, вызывает ли стимуляция какие-либо явные изменения в поведении.

Сразу после каждого сеанса глубокой стимуляции мозга начинайте ежедневный сеанс внутривенного самовведения метамфетамина крысами. После установки внутривенных катетеров в яремные вены и интракраниальных электродов для глубокой стимуляции мозга крысы освоили навык самовведения препарата, и дозы начали расти после двух дней расширенного доступа к метамфетамину. Затем крыс перевели на ежедневный двухчасовой график оперантного обучения, чтобы предотвратить токсичность метамфетамина и установить стабильную частоту реакций, на которую можно воздействовать различными терапевтическими вмешательствами.

К шестому дню оперантного обучения у крыс развилась повышенная мотивация к приему препарата, о чем свидетельствовало появление паттерна «передней загрузки» (front loading) потребления. Этот паттерн в значительной степени сохранялся в течение последующих сессий. После установления такого стабилизированного паттерна злоупотребления препаратом была проведена глубокая стимуляция мозга согласно описанному протоколу.

Это привело к заметному снижению оперантного самовведения метамфетамина внутривенно (IV). После освоения эта методика может быть реализована в течение двух-четырех недель с использованием примерно десяти-двенадцати животных в группе. Данный подход идеально подходит для тестирования эффектов глубокой стимуляции мозга, учитывая ограниченный срок службы головных капсул и внутривенных катетеров у грызунов при использовании метамфетамина.

Данную процедуру можно использовать для изучения альтернативных электрических параметров, различных мишеней в головном мозге и новых схем доставки, а также комбинаций электротерапии и фармацевтических препаратов, которые могут привести к долгосрочным поведенческим изменениям.