İntravenöz Metamfetamin Self-İdaresi Derin Beyin Stimülasyonu Etkileri değerlendirilmesi için Genel Bir Yöntem

Bu prosedürün genel amacı, kemirgenlerde intravenöz metamfetamin kullanım ortamından zamansal ve mekansal olarak ayrı olan derin beyin stimülasyonunun etkilerini değerlendirmektir. Bu yöntem, bağımlılık psikiyatrisindeki temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir; örneğin: ayrık beyin bölgelerinin elektriksel stimülasyonu ilaç kötüye kullanımını azaltabilir mi ve bu terapi hangi koşullar altında en etkilidir? Bu tekniğin temel avantajı, elektriksel terapinin, ilaç kullanım ortamından farklı bir zamanda ve farklı bir ortamda uygulanmasıdır.

Bu durum, insan hastalarda mümkün olacak olan şarta daha yakındır. Bu prosedürü, laboratuvarımızdaki doktora sonrası araştırmacılarımızdan Dr. Vinita Batra ve baş laboratuvar teknisyenimiz Bay Glenn Guerin gösterecektir. Bu deney için hazırlıklar metin protokolünde ana hatlarıyla belirtilmiştir.

Başlamak için, davranışsal artefaktları en aza indirmek amacıyla sıçanları mümkün olduğunca hızlı ve sakin bir şekilde operant odalara yerleştirin. Deney başlamadan önce hattın açıklığını sağlamak için sıçanın kateterini 0.1 milliliters 0.9% salin solüsyonu ile yıkayın. Ardından, kemirgenin sırtındaki kılavuz kanüle paslanmaz çelikten bir yaylı tasma takın.

Kanülün diğer ucunu operant odasının üzerindeki sızdırmaz bir sıvı döner ekleme (fluid swivel) bağlayın. Sıçanların kendi kendine uygulama görevini hızla öğrenmeleri için oturumları dört ila beş ardışık gün boyunca, günde altı saat ve her zaman günün yaklaşık aynı saatinde gerçekleştirin. Her aktif manivela basımı için bir doz methamphetamine infüzyonu sağlayın ve bunu, manivelanın hiçbir şey vermediği 30 saniyelik bir bekleme süresi (timeout) ile takip edin.

İlk haftanın sonunda kemirgenler, kendilerinele methamphetamine uygulama konusunda yetkin hale geleceklerdir. Eğitim sürecinin ikinci haftasında, IV methamphetamine kendi kendine uygulama davranışlarını sürdürmek ve geliştirmek için fareleri Pazartesi'den Cuma'ya kadar günlük iki saatlik seanslarla çalıştırın. Oturumları, otuz saniyelik mola süreleri ile bir sabit oranla yürütmeye devam edin.

Ardışık her üç oturum boyunca toplam metamfetamin infüzyon sayısının yüzde ondan daha az değiştiği durumda stabil, yoğun yanıt oluşmuş kabul edilir. Stabil yoğun yanıtın bir diğer göstergesi ise, ilk otuz dakika boyunca gerçekleşen kümülatif infüzyon sayısının, ikinci otuz dakika içindeki kümülatif infüzyon sayısından daha fazla olmasıdır. Sıçanlar bu ilaç yükleme paternini geliştirdiklerinde, bu durum basit bir kullanımın ötesinde bağımlılık yapıcı davranışı işaret eder.

Her oturumun sonunda, kateteri yıkamak için bir şırınga hazırlayın ve bağlantı hortumunu kemirgenin sırtından ayırın. Kan pıhtılarını önlemek için sıçanın kateterini 800 IU streptokinase içeren 0,1 milliliters 0,9% salin çözeltisi ile yıkayın. Yıkama işleminin ardından, tıkanmayı önlemek için her bir kılavuz kanül üzerine bir kılıf yerleştirin.

Ardından, sıçanı kendi kafesine geri koyun. Kateterlerin açıklığının test edilmesi ve bu deneyde karşılaşılan yaygın sorunların nasıl giderileceğine ilişkin metin protokolüne bakın. Bu deney için on ila on iki adet Pleksiglas kutu hazırlayın.

Sıçanların birbirini görmesini önlemek için her kutunun üç yan duvarının dış kısmını sert, opak bir kağıtla kaplayın. Ancak, stimulasyon seansları sırasında hayvanları görebilmek için ön duvarı açık bırakın. Ardından, hava akışına izin verecek şekilde ancak sıçanların kaçmasını önlemek için kutuların üst kısımlarını sert bir panel ile kısmen kapatın.

Üst panelde, kemirgen başlığı ile stimülasyon sistemi arasındaki elektriksel bağlantı için komütatörleri destekleyin. DBS deneyleri için, birden fazla hayvana eş zamanlı olarak sabit akım verebilen bir stimülasyon sistemi kullanın. Bu sistem programlanabilir bir arayüz içermelidir.

Özel uzunluktaki kablolarla, stimülatörlerin kanal portlarını her bir komütatörün üst elektronik kaidesine bağlayın. Ardından, komütatörün alt elektronik kaidesini, paslanmaz çelik bir yay içerisine alınmış 16 inçlik kablolar kullanarak kemirgenin kafa kapağındaki implante elektrot kaidesine bağlayın. Kablo, kafa kapağı üzerinde önemli bir gerilim oluşturmadan sıçanın kafesin her alanına serbestçe hareket etmesine olanak tanımalıdır.

Sıçanın dört ayağı üzerindeyken başının ulaşabileceği yere kadar uzanan bir kablo genellikle yeterince uzundur. Sistemi programlamak için, her bir cihazın deneysel son noktaları karşılamak amacıyla hangi işlevleri gerçekleştireceğini ve hangi verilerin depolanacağını ve/den gerçek zamanlı görüntüleme için yansıtılacağını belirlemek üzere görsel bir programlama dili kullanın. Deney başlamadan önce görsel kontrol paneline istenen frekansı, darbe genişliğini ve genliği girin.

Sıçanlarda yüksek frekanslı stimülasyon için kullanılan tipik parametreler, klinik insan derin beyin stimülasyonunda kullanılanlara benzerdir. 130 ile 180 Hertz arası bir frekans, 60 ile 90 milisaniye arası bir darbe genişliği ve 100 ile 250 mikroampere kadar bir akım genliği kullanılır. Beyin stimülasyon deneyi için sıçanlar kutulara yerleştirilirken, komütatörden gelen paslanmaz çelik yaylı kabloyu kafa kapağındaki her bir elektrot kaidesine bağlayın.

Öncelikle, her bir elektrodun empedansını 1000 Hertz'de iki saniye boyunca beş mikroamp akım kullanarak test edin. Eğer bir elektrodun empedansı 125 kilo Ohm veya daha düşükse, deneye devam edin. Ancak öyle değilse, elektrodun direnci akımı potansiyel olarak terapötik altı seviyelere düşürebileceği için hayvanın deneyden çıkarılmasını değerlendirin.

Sıçanları alıştırmak için bir veya iki deneme oturumu ile başlayın. Bu oturumlar sırasında herhangi bir aktif terapi uygulamayın. Her deneme oturumunun hemen ardından, sıçanları günlük iki saatlik IV metamfetamin kendi kendine uygulama oturumları için operant kutulara nakledin.

Deney için sıçanları; bir aktif stimülasyon kohortu ve sahte seanslar alan bir sham stimülasyon kohortu olmak üzere iki gruba karşı dengeleyin. Günlük derin beyin stimülasyon seanslarını beş gün boyunca, günde üç saat uygulayın. Stimülasyonun davranışta herhangi bir belirgin değişikliğe neden olup olmadığını not etmek için, her stimülasyon seansının bir bölümü boyunca hayvanları dikkatle gözlemleyin.

Her derin beyin stimülasyon seansının hemen ardından, sıçanların günlük IV metamfetamin kendi kendine uygulama seansına başlayın. İntravenöz juguler kateterlerin ve intrakraniyal derin beyin stimülasyon elektrotlarının yerleştirilmesini takiben, sıçanlar metamfetamine iki günlük genişletilmiş erişimin ardından ilaç kendi kendine uygulamayı öğrenmiş ve dozlarını artırmışlardır. Ardından, metamfetamin toksisitesini önlemek ve çeşitli terapötik müdahalelerle manipüle edilebilecek stabil bir yanıt hızını oluşturmak için sıçanlar günlük iki saatlik bir operant eğitim programına alınmıştır.

Operant eğitimin altıncı gününe gelindiğinde, alımın ön yüklemeli (front loading) bir model şeklinde ortaya çıkmasıyla belirtildiği üzere, sıçanlarda ilacı alma motivasyonunda bir artış gelişti. Bu model, sonraki seanslar boyunca büyük ölçüde devam etti. Bu stabilize olmuş ilaç kötüye kullanım modelinin oluşmasının ardından, açıklanan protokol uyarınca derin beyin stimülasyonu uygulandı.

Bu durum, operant IV metamfetamin kendi kendine yönetiminde belirgin bir azalma ile sonuçlanmıştır. Bu teknik bir kez kavrandığında, grup başına yaklaşık on ila on iki hayvan kullanılarak iki ila dört haftalık bir zaman diliminde tamamlanabilir. Metamfetamin kullanan kemirgenlerdeki baş kapaklarının ve IV kateterlerin sınırlı ömrü göz önüne alındığında, bu yöntem derin beyin stimülasyonunun etkilerini test etmek için idealdir.

Bu prosedür; alternatif elektriksel parametreleri, farklı beyin hedeflerini ve yeni iletim modellerinin yanı sıra, uzun süreli davranışsal modifikasyonla sonuçlanabilecek elektriksel terapi ve farmasötik ajan kombinasyonlarını incelemek için kullanılabilir.