정맥 필로폰 자기 관리에 깊은 뇌 자극의 효과를 평가하기위한 일반적인 방법

1Department of Neurosurgery, Louisiana State University, 2Department of Pharmacology, Toxicology, and Neuroscience, Louisiana State University
Behavior
 

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Batra, V., Guerin, G. F., Goeders, N. E., Wilden, J. A. A General Method for Evaluating Deep Brain Stimulation Effects on Intravenous Methamphetamine Self-Administration. J. Vis. Exp. (107), e53266, doi:10.3791/53266 (2016).

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Abstract

Introduction

필로폰 인해 시냅스 모노 아민의 급성 증가, 특히 도파민에 강렬하고 장기간의 행복감을 생산하는 정신 자극제입니다. 필로폰 의존은 전 세계적으로 약 25-34000000 사용자와 전혀 입증 된 치료 1, 2와 전염병의 건강 문제입니다. 메탐페타민에 대한 의존성 신규 한 치료 전략의 개발이 상당히 요구되고있다. 깊은 뇌 자극 (DBS)은 두뇌 "심장 박동"파킨슨 병, 근육 긴장 이상, 그리고 3 태성 진전 비롯한 특정 질환에서 발생하는 신경 세포 파괴 소성 패턴을 정상화를 사용하여 신경 외과 절차이다. 최근 인간의 경우 보고서는 DBS는 알코올 및 약물 의존에 대한 효과적인 치료가 될 수 있지만, 정신 자극제에 대한 임상 증거 (예 :., 코카인, 필로폰)이 4-8을 제한하는 것이 좋습니다.

연속 깊은 뇌 자극이 currentl 그대로Y는 연습 환자와 그 / 그녀의 가족에서 예외적 인 협력이 필요합니다. 꼼꼼한 상처 치료 및 개인 위생에도 결과 균혈증과 정맥 약물을 사용하지 않는 환자에서 감염에 취약 기본 맥박 조정기 하드웨어를 보호해야합니다. DBS 장치의 정기적 추적 시스템의 개방 루프 설계 주어진 필요가있다; 경험이 풍부한 의사 일상 클리닉 약속 3시 대상의 증상을 감소시키는 현대 DBS의 설정을 변경합니다. 이 치료의 패러다임은 그들의 도전 정신 사회적 상황에 코카인과 암페타민 사용자로 제한됩니다. 여러 설치류 연구는 치료가 약물 사용 환경 9-11에서 코카인 자기 관리 절차 중에 연속적으로 전달 될 ​​때 DBS의 효과를 검토하여이 비현실적 패러다임을 모방했다.

두개 같이 내주 하드웨어를 필요로하지 않는 불연속 기법 비 침습적자기 자극 (TMS)은, 물질 사용 장애 (12)의 치료를위한 더 나은 옵션이 될 수 있습니다. TMS는 비 침습적 하루 동안 특정 뇌 대상 전기 필드, 간헐적 인 치료를 생성하는 외부 headcoil를 사용하여 제공됩니다. H 코일 또는 "깊은"은 TMS가 잠재적 인 사용을 확대 13,14, 피질 부위에 추가로, 깊은 뇌 자극 구조가되도록 최근 출현. 두 치료법은 기본 약물 사용의 경우보다 다른 환경에서 세션 동안 연속적으로 일련의 전달 및 약물 의존 13,15-17 인간과 쥐 실험 모두에서 약속을 보여 주었다. 그들이 폭력적이거나 산만 한 행동 (18)을 체험 할 수있는 경우 필로폰 의존 환자를 치료하는 창 가능성이 거리 binges 동안하지, 같은 법원이 의무적으로 재활 등의 금주 기간 동안있을 것입니다. 따라서,이 문서의 목적은 일시적이다 전기 자극의 전달을 설명하는 것입니다공간적으로 더 밀접 IV의 암페타민 의존의 치료를위한 인간에서 무엇이 가능한지에 근사 약물 사용 환경으로부터 분리한다.

Protocol

모든 절차는 LSUHSC 기관 동물 관리 및 사용위원회에 의해 승인되고, NIH에 따라 수행 된 "실험 동물 관리의 원칙."

1. 설치류 적응도 및 식품 제한

  1. 실험의 시작 3 개월입니다 성인의 Wistar 쥐를 사용합니다. 단독으로 반전 12 시간 빛 / 어둠주기에 온도 - 습도 조절, AAALAC 인증을받은 동물 보호 시설에서 층류 장치와 공기 필터가 장착 케이지에 집 쥐 (0600 시간에서 하차 켜짐).
  2. 400 G - 체중은 약 380 때까지 자유롭게 물과 표준 설치류 식사를 제공합니다. 이어서, 랫트를 음식 - 제한과 메탐페타민에 대한 응답의 취득 및 유지 보수를 용이하게하기 위해 실험적인 세션 동안 그들의 자유 먹이 체중의 85~90%에서 유지한다.
  3. 실험을 통해 도착 매일 홈 케이지 방에서 설치류를 처리순서대로 세션은 체중을 기록하고 매일 음식 할당을 조정합니다.
  4. 대상 무게가 달성되면, 만성 유치 경정맥 카테터 및 두개 내 자극 전극 각각의 쥐를 이식 수술을 준비합니다.

2. 경정맥 정맥 도관

  1. 카테터 준비
    1. 0.012 X 0.025의 내경과 실라 스​​틱 튜브의 13 센티미터 길이를 준비 ', 실리콘 볼 여분의 실리콘 튜브 및 전기 소를 사용하여 튜브의 한쪽 끝에서 4cm를 만들고, 공기 건조하도록 허용합니다.
    2. 몇 분 동안 감귤 유래의 리모넨 계 용매 튜브의 다른 쪽 끝을 담궈 확장 할 수있다. 직각으로 스테인레스 스틸 가이드 캐 뉼러 구부러진에 확장 튜브를 연결합니다.
    3. 치과 아크릴계 시멘트를 사용하는 생체 적합성 메시의 1 "제곱 스테인리스 가이드 뉼러의 만곡베이스 앵커.
    4. 에탄올 증류 식 수용으로 내부에서 카테터를 플러시아르 자형. 잔류 액체 방울을 제거하는 튜브를 통해 공기를 주입한다. O / N을 건조하도록 허용합니다.
  2. 멸균 기술
    1. 무균 수술 기법을 사용하여 전용 동물 수술 제품군의 모든 수술을 수행합니다. 오토 클레이브를 사용하여 악기와 임플란트를 소독 및 멸균 수건 (들)로 덮여 또는 테이블에 방수 종이를 배치하여 무균 영역을 준비합니다.
    2. 멸균 장갑을 착용하고, 절차를 수행하는 동안 무균 영역에있는 모든 기기, 임플란트 및 수술 거즈를 유지한다. 여러 수술을 수행 할 때 절차 사이에 비드 살균기에서 20 초 뒤에 알코올 면봉으로 각 악기를 닦습니다.
  3. 마취
    1. 펜토 바르 비탈 다음 아트로핀 (황산) (0.04 ㎎ / ㎏, 평방)와 쥐를 전처리 (20-50 ㎎ / ㎏, IP)은 마취를 달성했다.
    2. 무균 페니실린 G의 프로 카인 서스펜션 동물 (75,000 단위, IM) 및 진통제를 주사 (카프로 펜, 5 - 10 ㎎ / ㎏, SC 또는 KEToprofen 2 - 수술 직전에 5 ㎎ / ㎏, SC)는 각각, 수술 전후 감염과 통증을 감소시킵니다.
    3. 응답이 발생하지 않는 경우는, 진행, 동물에게 적당한 발가락 핀치를 제공하여 적절한 마취를 확인합니다. 두 눈에 눈 윤활제를 적용합니다.
  4. 수술 부위 준비
    1. 단지 어깨를 연결하는 선에 후부 쥐의 뒷면에 2 × 2cm의 등의 패치를 면도. 턱 뼈와 흉골 사이에 오른쪽 목 부위에 1 × 1cm 복부 패치를 면도.
    2. betadine 솔루션 다음 알코올 패드 면도 영역을 닦습니다. 멸균 수건에 쥐를 놓고 betadine 진행하기 전에 건조 할 수 있습니다.
  5. 카테터 주입
    1. 10 칼 블레이드를 사용하여 후면 midscapular 영역 견갑골을 연결하는 선에 평행하게 절개를 만든다. 에 대한 평면을 생성하는 기본 결합 조직에서 피부를 분리하는 지혈제를 사용하여카테터 기반 메쉬. 멸균 식염수 지역 관​​개과 뒷면에 쥐를 켜기 전에 멸균 거즈 커버.
    2. 오른쪽 턱 뼈와 10 블레이드 나이프를 사용하여 흉골 사이에 대각선 절개를합니다. 경정맥의 위치를​​ 기본 결합 조직에서 피부를 분리하는 지혈제를 사용합니다. 참고 : 경정맥 화이트 / 실버 반짝 나타나고 여성보다 남성 쥐에서 더 크다.
    3. , 정맥 아래에 주걱을 놓고 노출 된 정맥의 상부 (근위부) 주위에 부드럽게 4-0 실크 봉합사를 묶어 다시 목에 정맥을 밀어 넣습니다.
    4. inferolateral 목 피부 아래에 있지만 근육 위의 피상적 인 포켓을 만들기 위해 결합 조직을 분리합니다. 팔 위쪽 뒤에 다시 터널링에 의해 midscapular 절개에 목 절개에서 멸균 투관침을 밀어 넣습니다. 목 끝에서 원위 카테터에 투관침을 통해 딱딱한 가이드 와이어를 위로 삽입하여 목 뒤쪽에서 카테터를 실행합니다. 당겨목 절개하고 따를 첨부 말초 카테터를 통해 다시 와이어를 안내합니다.
    5. 이전에 배치 근위 봉합을 당겨 주걱을 통해 오른쪽 경정맥을 격리 할 것. 정맥의 위쪽에 작은 부분 컷을 만들기 위해 공 가위를 사용합니다.
    6. 그것을 열어 정맥 절개로 곡선 집게를 삽입합니다. 떨어져 집게를 유지하지만 대신에, 약 2 집게 팁 사이 정맥에 카테터 팁을 통과 -이 우심방 외부 종료됩니다 3 센티미터.
    7. 말초 정맥 주위에 4-0 실크 봉합사를 묶는하여 카테터를 고정합니다. 여분의 안정성을 추가 할 함께 "상자"매듭에 근위 및 원위 봉합을 묶어.
    8. 헤파린 멸균 식염수로 세척 카테터 다시 그릴 피가 성공적으로 이식을 확인합니다. 노트 위 2mm과 목 피부 아래에 남아있는 근위 카테터를 감싸 - 봉합 1 트림. 당신의 선택의 적절한 봉합 / 방법으로 닫습니다. 비 absor 경우bable 봉합 또는 스테이플이 사용되는, 그들은 전신 마취하에 10~14일에서 제거해야합니다. 멸균면 팁 어플리케이터를 사용하여 항생제 연고와 절개를 커버.
    9. 메시 기재의 대향 모서리에 두 흡수성 봉합사를 이용하여 피하 조직에 다시 카테터 원위 / 캐 뉼러 가이드 / 메쉬 앵커 어셈블리. 차단, 비 반전 흡수성 봉합사를 사용하여 캐 뉼러 가이드 주위를 다시 절개습니다. 멸균면 팁 어플리케이터를 사용하여 항생제 연고와 절개를 커버.
  6. 수술 후 케어
    1. 3 ㎖ 주사기를 사용하여 헤파린 0.9 % 멸균 식염수와 카테터를 세척 및 막힘을 방지하기 위하여 가이드 뉼러로 밀폐 장소.
    2. 명백을 유지하기 위해 매일 각 쥐의 카테터를 플래시합니다.
    3. 즉시 절차에 따라, 수술 스위트 룸에서 가열 패드에 홈 케이지의 쥐를 배치하고 의식과 자발적인 운동으로 돌아갈 때까지 관찰합니다.
    4. 식민지 방에 복구 된 쥐를 돌아 5-7일이 두개 내 수술 전에 통과 할 수 있습니다. 감염 확인하고 동물의 행동, 외관 및 활동 수준을 평가 포함, 체중 처리하고 매일 자신의 전신 상태를 평가합니다.
    5. 어떤 문제가 발생하면 동물 자원 수의사에게 문의하고 권장하는 치료 요법을 따르십시오. 필요에 따라 수술 통증을 치료하기 위해 (5 ㎎ / ㎏, SC - - 10 밀리그램 / kg, 또는 SC 케토 프로 펜, 카프로 펜 2, 5) 진통제로 동물을 주입.

3. 두개 내 전극 위치

  1. 수술 준비
    1. 2.2 절에 설명 된대로 무균 조건 하에서 모든 수술을 수행합니다.
  2. 마취
    1. 마취 유도 챔버에 놓고, 동물 1,000 챔버로 가스 흐름을 제공 isoflurance - 5 %로 설정 기화기 2,000 ml / 분.
    2. 동물 누운되면, 챔버에서 제거차 패딩 정위 운영 플랫폼에서 코 콘에 배치합니다. 코 콘에 실에서 가스 흐름을 전환하고 2로 설정 기화기와 가스를 실행 - 3 %.
    3. 안정된 호흡과 수술 중 자극에 대한 응답을 유지하기 위해 필요에 따라 기화기를 조정합니다.
    4. 각각 수술 전후 감염과 통증을 감소 무균 페니실린 G의 프로 카인 서스펜션 쥐 (75,000 단위, IM) 및 직전 수술 (0.5 ㎎ / ㎏ SC에 부 프레 노르 핀 0.05) 진통제를 주입한다.
    5. 응답이 발생하지 않는 경우는, 진행, 동물에게 적당한 발가락 핀치를 제공하여 적절한 마취를 확인합니다. 두 눈에 눈 윤활제를 적용합니다.
  3. 수술 부위 준비
    1. 쥐의 머리의 정상을 면도하고, 절차를 수행하는 동안 머리를 움직이지를 유지하기 위해 귀 바에서 쥐를 놓습니다. betadine 솔루션 다음 알코올 패드 면도 부위를 닦아주십시오. betadine 진행하기 전에 건조하도록 허용합니다.
  4. 전극 이식
    1. 사이에 두피를 잡고 약간 집게와 귀 앞쪽과베이스에 걸쳐 잘라 가위를 사용합니다. 이 manuveur 중반 두개골을 통해 피부의 1.5 × 1cm 영역을 제거합니다.
    2. 긁어와 두개골을 제거하는 두개골과 곡선 집게까지 두개골을 통해 원주 절개를 만들기 위해 10 블레이드를 사용합니다. ,, 멸균 생리 식염수와 지역에 관개 거즈로 초과 혈액과 식염수를 한 덩어리, 그리고 두개골 브레 그마를 포함하여 완전히 그래서 뼈 랜드 마크를 건조 할 수 있도록하는 것은 명확하게 볼 수 있습니다.
    3. 양측 수술의 경우, 두 개의 바이폴라 백금 - 이리듐 전극, 정위 운영 플랫폼의 양쪽에 각각의 전극 홀더에 하나를 탑재합니다. 브레 그마를 통해 위치로 ~ 1mm를 제 1 전극을 이동하고 전후방 (AP)에 대한 정위 좌표를 적어 내측 - 외측 디지털 디스플레이에 표시됩니다 (ML) 위치. 실제로 SK에 전극의 끝 부분을 만지지 마십시오ULL 기능 전극이 더 이상하기 때문이다. 다른 전극에 대해이 절차를 반복합니다.
    4. 최종 AP를 계산 ML은 관심 대상의 구조에 기초하여 조정한다. 초기 dorsoventral (DV)을 획득 디지털 디스플레이에 좌표 단지 두개골 위의 팁이 위치에 전극을 이동합니다. 관심 대상의 구조에 기초하여 최종 DV 깊이를 계산한다.
      주 : 핵이 쉘 브레 그마를 기준으로 좌표를 다음 정위를 사용하여 약물 consummatory 행동 8 년에 알려진 참여 주어진이 예에서 대상으로 한 중격 의지 :
      AP 항목 = 좌표 + 1.6 [디지털 브레 그마 좌표 표시]
      ML 항목 = [디지털 브레 그마 좌표 표시] 좌표 왼쪽 / 오른쪽 2.4 ±
      DV 깊이 = [디지털 AP / ML 항목에서 두개골 표면에서 좌표 표시] - 8.5
    5. 영구 MA와 두개골 표면에 각 전극의 투사 된 엔트리 위치를 표시rker. 범프 또는이 기동 중에 전극의 끝 부분을 만지지 마십시오.
    6. 각각의 시점에서 1.4 mm의 구멍을 드릴 둥근 공 다이아몬드 코팅 버를 사용합니다. 고속 드릴 두개 볼트로 두개골을 통해 뛰어하지 않도록주의하십시오. 두개골 멀리 드릴 된 후 경질에 구멍을하는 곡선 집게를 사용합니다.
    7. 두개골 나사의 배치를위한 전극 항목 뒤에 추가로 네 위치에서 0.7 mm의 구멍을 드릴 둥근 공 다이아몬드 코팅 버를 사용합니다. 정중선의 양쪽에있는 두개골, 두에 네 개의 0.8 (직경) × 3.2 (길이) mm의 스테인레스 스틸 나사를 배치하는 수동 드라이버를 사용합니다. 그들은 앞으로 몇 주와 몇 달 동안 장소에 두개골 뚜껑을 보유 할 주요 인프라 때문에 단단히 두개골에 대한 절반 길이까지이 나사를 고정합니다.
    8. 신중 수동 관리 노브 돌려서 계산 DV 깊이 뇌로 그 burrhole 통하여 제 1 전극을 인서트의 Z 좌표를전극 홀더. 전극의 끝 부분에 과도한 손상을 방지하기 위해 초당 2 차례와 거의 동일한 속도로 노브를 돌립니다. 뇌를 입력 할 때 burrhole의 뼈 가장자리를 만지지 않는 전극의 끝 부분을 확인합니다.
    9. 이어서 치과 용 시멘트 burrhole 및 후방 나사 위에 적층 슈퍼 접착제를 이용하여 제 1 전극을 고정. 이 구조가 완전히 건조되면, 홀더에서 전극을 제거합니다. 제 2 전극의 삽입 및 확고히 과정을 반복합니다. 오른쪽 피부 가장자리까지 치과 시멘트를 적용하지만, 이것은 뇌 시멘트 캡 장기 풀리고 때문에 피부와 중복되지 않는다.
  5. 수술 후 케어
    1. 막힘을 방지하기 위해 전극 받침대 위에 두 먼지 캡을 놓습니다.
    2. 즉시 절차에 따라, 수술 스위트 룸에서 가열 패드에 홈 케이지의 쥐를 배치하고 의식과 자발적인 운동으로 돌아갈 때까지 관찰합니다.
    3. 토륨에 복구 된 쥐를 돌려줍니다전자 식민지 룸과 오일이 실험을 시작하기 전에 통과 할 수 있습니다. 감염 확인하고 동물의 행동, 외관 및 활동 수준을 평가 포함, 체중 처리하고 매일 쥐 '일반 상태를 평가.
    4. 어떤 문제가 발생하면 동물 자원 수의사에게 문의하고 권장하는 치료 요법을 따르십시오. 필요에 따라 수술 통증을 치료하는데 진통제 (buprenorphine을 0.05~1 밀리그램 / kg SC)을 가진 동물을 주입. (- 10 ㎎ / ㎏, SC 또는 케토 프로 펜, 2 - 카프로 펜, 5 5 ㎎ / ㎏, SC) 두개 내 출혈은 비 스테로이드 성 진통제의 사용과 더 널리 될 수 있도록 두개 내 수술을 위해 수술 전후 부 프레 노르 핀을 사용합니다.

4. 조작 적 장치

  1. 행동 실험을 실행하는 사운드 감쇠 인클로저에 포함 된 플라스틱 및 스테인레스 스틸 조건화 챔버를 사용합니다.
  2. 환기 및 흰색 노이을 공급하는 배기 팬과 각 인클로저를 채비를 차려SE는 관계없는 소리를 마스크.
  3. 실험 데이터를 프로그래밍하고 절차를 수집하는 퍼스널 컴퓨터와 행동 소프트웨어 인터페이스 시스템을 사용한다.
  4. 일반 설정
    1. 각 레버 위에있는 자극 빛과 실의 한쪽 벽에 장착 된 두 개의 응답 레버와 각 실험 챔버를 착용. 누를 때 프로그램 결과를 초래하도록 레버 중 하나에게 "활성"레버를 지정합니다.
    2. 약물의 가용성을 나타내는 모든 조작 적 세션에서 조명하는 활성 응답 레버 바로 위에 위치하는 자극의 빛을 프로그래밍합니다.
    3. 반대의 벽은 5 초 동안 진행과 자극 빛이가는 집 빛과 함께 2.8 초에 걸쳐 필로폰 (100 μL 0.9 % 염화나트륨 0.05 ㎎ / ㎏ / 주입)의 주입 전달의 활성 레버 결과에 대한 반응이 OFF 30 초 시간 제한.
    4. 활성 레버 응답을 카운트 있지만 예약 된 conse가 없어야한다30 초 타임 아웃 기간 동안 quences. 완료를 들어, 기록 비활성 레버 응답 있지만 예약 된 결과를 초래할 수 없습니다.

5. 정맥 주사 (IV) 메스 암페타민 자기 관리 절차

  1. 일반 준비
    1. 신속하고 침착 가능한 조작 적 챔버에로드 쥐 행동 아티팩트를 최소화합니다. 설치류의 뒷면에와 조작 적 챔버 위에 정지 누출 방지 유체 회전에 가이드 정맥에 스테인레스 스틸 스프링 가죽 끈을 연결합니다.
    2. 음향 감쇠 인클로저 외부에 위치한 전동 펌프에 20 mL의 약물 주사기 스위블로부터 연결 튜브의 무결성을 보장한다. 그것은 적당한 당기으로 미끄러 가지 않을 때까지이 작업을 수행하려면, 금속 회전 팁과 약물 주사기 바늘 팁에 플라스틱 연결 관 인치 이상 ¼을 밀어 넣습니다. 상대적으로 무제한 M을 허용하도록 회전 및 가죽 끈 어셈블리를 카운터 - 균형동물의 ovement.
    3. 금요일까지 거의 같은 시간에 매일 월요일 조작 적 세션을 실시한다.
  2. 취득
    1. 4 ~ 5 일 연속 매일 6 시간 세션에 IV의 필로폰 자기 관리의 신속한 수집, 실행 쥐를 용이하게하기 위해.
    2. 예를 들어, 어떤 큐 또는를 눌러과 결과가 발생 보상하지 (쥐 30 초 시간 제한 다음에 활성 레버를 누를 때마다 대한 IV의 필로폰 중 하나 주입을받을 고정 비율 reinforcementduring의 FR-1 + 30 초 일정에 이러한 세션을 수행 하나 레버). 참고 :이 초기 연장과 "쉽게"액세스가 일주 (그림 3) 이하에서 동작을 복용 중요한 약물을 획득 설치류의 대부분 발생합니다.
  3. 유지
    1. 훈련의 두 번째 주 동안 금요일까지 매일 2 시간 세션 월요일에 실행 쥐 유지하고 정맥 metham을 수정하기phetamine 자기 관리.
    2. 강화의 고정 비율 FR-1 + 30 초 타임 아웃 일정에 따라 행동 세션.
    3. 각 세션에 걸쳐 메탐페타민 프리젠 테이션의 전체 수는 세 개의 연속 세션 (도 4) 및 제 30 분에 걸쳐 주입의 누적 수 중에 주입의 누적 개수보다 큰지에 대해 10 % 미만을 변화 할 때 응답 안정 강렬한 문서화 두 번째 30 분 (그림 5). 주 :이 기준은 쥐 습관성 행동 (19)와 단순히 사용하지 캐주얼를 나타내는 세션 시작시 약물 로딩 패턴을 개발하는 것을 보장한다.
  4. 포스트 세션
    1. 각 세션의 끝에서, 설치류의 뒷면에서 가죽 끈을 분리합니다. 혈액 응고를 방지하기 위해 800 IU 스트렙토를 함유하는 0.9 % 식염수 용액 0.1 ㎖로 카테터를 플러싱. R을 반환하기 전에 막힘을 방지하기 위해 각각의 가이드 정맥에 밀폐 장치를 삽입홈 케이지에 ATS는.
    2. 바로 실험의 과정을 통해 수요일에 각 실험 세션 종료 후 카테터의 개통을 테스트합니다.
      1. 카테터 개통을 테스트하기 위해 헤파린 세균 식염수를 포함, 22 G 바늘, 3 CC 주사기를 준비합니다. 바늘에 플라스틱 튜브의 4-6 인치 긴 조각과 동물의 뒷면에있는 카테터 캐 뉼러 조립체의 금속 게시물에 다른 쪽 끝의 한쪽 끝을 연결합니다.
      2. 명확한 흐름을 보장 한 후 다시 주사기 플런저를 그리는 식염수 0.1-0.2 ml의 달이다. 카테터 특허 인 경우,해야 모두 쉽게 세척 및 튜브에 표시됩니다 혈액을 다시 그립니다. 플런저를 해제하고 다시 카테터를 통해 혈액을 모두 플러시 다른 0.2 ml의 달이다.
      3. 혈액을 회수 할 수없는 경우, 금속 포스트 (3)로부터 공통 주사기 튜브를 제거한다.
      4. methohexital 나트륨을 포함, 22 G 바늘로 1 CC의 주사기를 준비, 빠른 속도로 연기마취, 더 테스트 카테터 개통에. 바늘에 플라스틱 튜브의 4-6 인치 긴 조각과 동물의 뒷면에있는 카테터 캐 뉼러 조립체의 금속 게시물에 다른 쪽 끝의 한쪽 끝을 연결합니다.
      5. 동물의 후면의 금속 게시물에서 1 CC의 주사기와 튜브를 제거 빨리 1.5 mg의 주입합니다. 헤파린 정균 식염수로 채워진 3 CC 주사기를 다시 연결하고 0.1 주입 - 0.2 ml에. 동물이 3 초 이내에 근육을 잃는 경우, 카테터 특허 및 기능이다.
  5. 메스 암페타민, 메스암페타민 자기 관리를 취득 실패, 쥐 추출의 어려움에 부작용을 해결하는 함정 부분에 대한 보충 파일 "일반적인 문제"를 참조하십시오.

6. 뇌 자극 장치

  1. DBS 실험을 실행하는 데 10 ~ 12 플렉시 유리 상자 (12 X 18 X 18) (wxhxd)를 사용합니다. 뻣뻣한 불투명와 외부에 각각의 상자를 커버보거나 서로 상호 작용에서 쥐를 방지하기 위해 상자의 뒷면과 측면을 커버 종이. 심사관이 자극 세션 동안 동물을보실 수 있습니다 발견 맑은 전면 패널을 남겨주세요.
  2. 공기 흐름을 허용하면서 탈출 쥐를 방지하는 반 투과 패널 박스의 상단을 커버. 설치류 헤드 캡과 자극 시스템 사이의 전기적인 접속을 용이하게하기 위해 각 상자 위에 위치 정류자를 지원하기 위해이 패널을 사용한다.
  3. DBS 실험에 동시에 여러 동물에 일정한 전류를 제공 할 수있는 자극 시스템을 사용합니다. 사용자 프로그램 가능한 디지털 신호 프로세서 / 통신 인터페이스로 구성되어있는 시스템을 사용하여, 자극, 자극기 배터리 팩, 채널 분기 상자 및 첨부 소프트웨어 (원료 시트 참조).
  4. 각 commutat의 우수한 전자 받침대에 자극의 채널 포트를 연결하는 지정 길이의 케이블을 사용하여또는. 주 : 개별 실험실에 따라 달라집니다 필요한 길이. 이러한 케이블 동물 영역의 외부에있는 스테인리스 스프링에 덮여 될 필요가 없다.
  5. 스테인레스 스틸 스프링으로 덮여 16의 케이블을 사용하여 쥐의 머리 캡에 이식 된 전극 받침대에 정류자의 열등한 전자 받침대를 연결합니다. 케이블이 헤드 캡에 상당한 긴장하지 않고 인클로저의 모든 영역에 자유로운 이동을 허용하기에 충분히 긴 있는지 확인하십시오. 참고 : 네 발에 서있는 때 쥐의 머리가 될 것이다 대략 끝나는 케이블은 일반적으로 적절하다.
  6. 뇌 자극 프로그래밍
    1. 자극 파라미터 (예를 들어, 파형, 주파수, 펄스 폭, 자극 간 지연, 전류 진폭) 및 실험 데이터 수집을 프로그래밍하는 퍼스널 컴퓨터와 소프트웨어 프로그램을 사용한다.
    2. 비주얼 프로그래밍 언어를 사용하여, 각 장치 체험관 맞게 수행 기능을 지정할정신 끝점과 데이터가 저장 및 / 또는 실시간으로 보는 투사한다. 이 특정 프로젝트를 실행 명령은 그림 1에서 설명하고 있습니다.
    3. 실험을 시작하기 전에 영상 제어 패널 (도 2)으로 원하는 주파수, 펄스 폭과 진폭을 지정. 래트에서 고주파 자극에 대한 전형적인 파라미터들은 인간 임상 깊은 뇌 자극에 사용되는 것과 유사하다 : to180 130 Hz의 주파수, 60 ~ 90 msec의 펄스 폭, 250 μA 4,8-10 행 (100)의 전류 진폭. 주 : 저 전류 때문에 영장류에 비교하여 소형화에 설치류에서 사용된다.

7. 뇌 심부 자극 절차

  1. 상자에 쥐를로드하려면, 헤드 캡의 각 전극 받침대에 정류자에서 스테인레스 스틸 스프링 케이블을 연결합니다. 현재의 주파수에서 5 μA을 실행하여 각 전극의 임피던스를 테스트2 초 동안 1,000 Hz에서의.
    1. 임피던스가 동일 또는 125 킬로 오옴 미만이면 전극은 치료 학적 자극을 제공 할 수 있기 때문에, 다음 실험을 진행. 임피던스는 125 킬로 오옴보다 큰 경우 전극의 저항이 높은 잠재적 서브 치료 수준 전류자를 수 있기 때문에, 실험 동물로부터 제거 고려한다.
  2. 그들은 전극 케이블 (들)하지만 활성 치료를받지 못하고에 부착되는 동안 습관화를위한 하나 또는 두 개의 모의 세션을 통해 쥐를 실행합니다. 모의 실험은 비 - 특이 행동 효과를 제거한다. 즉시 각 모의 세션을 다음, IV의 필로폰 자기 관리의 매일 2 시간 세션에 대한 조작 적 상자에 쥐를 전송.
  3. 두 그룹, 활성 자극과 가짜 자극 코호트에 카운터 밸런스 쥐 기준 약물 섭취 군 사이에 유의 한 차이가되지 않도록.
  4. 매일 DBS 세션을 수행그들이 활성 전기 뇌 자극 또는 3 시간 자신의 그룹 할당에 따라 없음 자극를받는 동안 오일에 대한 설치류 집단에의. 즉시 IV의 필로폰 자기 관리 매일 2 시간 세션에 대한 조작 적 상자에 각각의 DBS 세션, 전송 쥐를 다음과 같습니다.
    1. 자극이 동물의 행동에 분명한 변화를 일으키는 원인이 있지 않은지 확인하기 위해주의 깊게 각 DBS 세션의 적어도 일부 동안 동물을 관찰한다. 비정상적인 행동이 자극 후 / 중 발생하는 경우, 이러한 관찰을 기록하는데주의를 기울여야. 주 : 저자는이 문서에서 설명하는 실험 기간 동안 상당한 행동 변화 또는 식품 / 물 섭취량의 변화를 발견하지 않았습니다.
  5. DBS 처리, 전기적 파라미터 및 DBS 세션과 가설에 따라 필요한 조건화 세션 사이의 시간의 길이를 변경.

Representative Results

IV의 경정맥 카테터 및 두개 내 DBS 전극의 배치에 따라, 설치류가 성공적으로 짧은 회복 기간 후 자기 관리] 4의 필로폰을 훈련 할 수있다. 쥐를 획득하고 확장 된 액세스 2 일 이후 필로폰 자기 관리를 확대 할 3은 그림 4 일에 의해 세션 당 168 ± 12 주입의 평균 약물.

1) 필로폰 독성 및 영구, 장기간 액세스 할 수있는 심각한 행동 변화를 방지하고 2) 그 응답의 상대적으로 안정적인 속도를 설정하기 위해 다양한 조작 할 수 있습니다 쥐 다음 두 가지 이유에 대한 조작 적 훈련을 매일 2 시간 일정으로 이동 치료 적 개입. 그림 4는 두 번째 주에 걸쳐 짧은 액세스 세션 당 총 주입의 평균 수는 75 ± 8임을 보여줍니다 일반적으로 10 % 이하로 일상을 변화한다. 그림 5는 쥐 (STABLE)를 보여줍니다OP 일에 비해 훈련 6 일째에 의한 섭취 "프런트 로딩」패턴의 출현에 의해 나타낸 바와 같이 약물을 취할 증가 동기 1.이 개발되면, 효과는 크게 후속 세션 동안 유지된다 (데이터는 미도시) .

그림 6은 양자 DBS는 가짜 자극 군에 비해 3 ~ 5의 일에 대한 조작 적 IV의 필로폰 자기 관리의 현저한 감소의 결과 비 약물 환경에서 전달되는 것을 알 수있다. (- 8.5, ML은 2.4 ± AP + 1.6, DV)의 핵은 쉘은 브레 그마를 기준으로 좌표를 다음 정위를 사용하여 약물 consummatory 동작을 8 년에 알려진 참여를 목표로하는 소정했다 중격 의지. 자극 파라미터 및 지속 시간은 느슨하게 정신과 8,20,21 질병의 치료 용 DBS와 이전 경험에 기초하여 게시 되었으나 실험자의 요구에 따라 조정될 수있다. 오차 막대는 온건하고 모든 일 것이란 있습니다명확한 치료 효과의 평가에도 불구하고, 행동에서 볼 수있는 응답의 범위를 나타내는 의미 CH. 실험 당 쥐의 수를 늘리면이 자연의 변화를 보상 할 수 있습니다. 11 동물은 초기 실험에 사용 하였다. 하나의 동물에 의한 발작에 수유 수술 후, 하나의 동물이 제외 된 대한 안락사하고, 하나의 동물 (8) 동물의 총을 우리에게 남겨 인해 DBS 전극 고장 제외되었다 (; N = 4 활성 DBS를 N = 4 샴). 성공적인 완료를 허용 각 실험 (12) 쥐 - 일반적으로 약 10부터 시작.

그림 1

그림 1. 비주얼 프로그래밍 언어. 조사는 여러 애니에 뇌 자극을 제공 할 수있는 프로그램을 설계, 여기의 예처럼, 비주얼 프로그래밍 언어를 사용LS 동시에 사용자가 입력 매개 변수에. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 2

도 2 카메라 제어판. 실험의 개시에 앞서, 조사관 시각적 컨트롤 패널의 왼쪽에 원하는 주파수, 펄스 폭과 진폭을 지정한다. 여기에 자극 매개 변수는 다음과 같습니다 현재 강도 200 μA; 펄스는 61 밀리 폭; 펄스 주파수 130 Hz에서. 자극이 활성 전류 전달을위한 파형이 오른쪽에 표시됩니다 시작되면. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

IV 필로폰 자기 관리 그림 3. 취득. 응답 전체 조건화는 (360 분) 데이터는 반복 측정으로 정의 매일 세션과 반복 - 측정 ANOVA를 이용하여 분석 하였다. 페이지를 한 모든 분석은 <0.05으로 유의하다고 하였다. 데이터는 평균 ± 표준 오차이다. 조작 적 훈련 첫 4 일 동안 매일 6 시간 조작 적 세션 동안 총 필로폰 주입. + P <0.05 세션 1에 비교 2. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 4

그림 4.IV 필로폰 자기 관리의 유지 보수. 총 조작 적 응답 (120 분) 데이터는 반복 측정으로 정의 매일 세션과 반복 - 측정 ANOVA를 이용하여 분석 하였다. 페이지를 한 모든 분석은 <0.05으로 유의하다고 하였다. 데이터는 평균 ± 표준 오차이다. 안정된하지만 강렬한 약물 복용 행동을 보여주는 조작 적 훈련, 둘째 주에 걸쳐 매일 2 시간의 조작 적 세션 동안 총 필로폰 주입. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 5

그림 동기 부여의 5 개발은 약을 복용합니다. 조작 적 첫 번째 시간 동안 매 15 분을 합계 한이 응답하고 데이터를 분석 하였다 사용하여 반복-날ANOVA는 반복 측정으로 정의 된 각 15 분 사분면으로 asures. 페이지를 한 모든 분석은 <0.05으로 유의하다고 하였다. 데이터는 평균 ± 표준 오차이다. "프런트 로딩"패턴은 조작 적 훈련의 1 일에 존재하는 것이 아니라 약을 복용하는 강한 의욕을 나타내는 두 번째 주에 의해 개발. + P <0.05에 비해 60 분에 비해 45 ~ 60 분, + + + P <0.05에 비해 30, 45, 60 분, + + P <0.05. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 6

그림 6. IV 필로폰 자기 관리에 DBS 효과. 제 시간에 응답 총 조건화는 (60 분) 데이터는 betwe와 혼합 ANOVA를 이용하여 분석 하였다치료의 대상 변수 (가짜 DBS) 매일 세션의 반복 측정 갖추고 있습니다. 페이지를 한 모든 분석은 <0.05으로 유의하다고 하였다. 데이터는 평균 ± 표준 오차이다. 양자 미리 조건화 깊은 뇌 자극이 크게 치료 일 3, 4에 대응 조건화의 제 60 분에 걸쳐 주입 메탐페타민의 수를 감소하고, 모의 그룹과 기준선 응답에 비해 7 + P <0.05. 종료 매일 치료 후베이스 라인 수준으로 돌아 응답. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

Discussion

뇌 심부 자극술의 정확한 메커니즘이 완전히 특징되지 않지만, 모터와 정신 질환 모두 DBS의 효과는 전기 치료와 시간 6,22-26을 통해 다양한 피질과 대뇌 피질의 뇌 영역의 기능 사이의 역동적 인 상호 작용이 발생할 수 있습니다. 설치류에 필로폰 전달의 비 조건부 방법은 27,28 잘 설명되어 있지만,이 방법은 약물의 약물 동태 학 및 신경 화학적 효과 27 ~ 29의 개별 연구에 가장 적합합니다. 조작 적 IV 약물 자기 관리는 약물에 대한 동기 부여의 요소를 통합하여, 이상적으로 DBS와 같은 전기 치료는 시간이 지남에 병적 인 행동과 상호 작용하는 방법의 연구에 적합합니다. 우리가 설명하는 절차는 다른 환경에서 우발 메스 암페타민 사용에 대한 하나의 환경에서 DBS의 효과를 검사합니다.

우리의 IV의 필로폰 자기 administ의 세 가지 주요 단계가 있습니다배급 패러다임 : 긴 액세스 세션 동안 신속한 수집 및 약물 섭취의 상승 1) 유도, 이후 짧은 액세스 세션 동안 약물 섭취의 안정, 높은 비율의 2) 유지 관리 및 약물 복용의 전면 적재 패턴의 3) 개발. 비용 효율적이고 이상적 정신 자극제를 사용하여 설치류 헤드 캡의 잠재적으로 제한 수명 주어진 DBS의 효과를 테스트하기에 적합한 양이다 실험 당 12 래트 -이 패러다임은 10 2-3주 시간 내에 달성 될 수있다. 긴 19,30,31 액세스의 기간을 포함 다른 패러다임 등이 절차는 상당히 물질 사용 장애의 일부 측면을 시뮬레이션; 그것은 레크리에이션 사용 19,30 대 인간의 의존성의 중요한 측면이다 초기 세션 "약물 로딩,"로 약물을 얻기 위해 사용과 높은 동기 부여의 두 상승을 보여줍니다. IV의 필로폰 긴 액세스 노출이 설치류는인지 적자 (32)을 보여, 약물 치료 33, 약물 동태 학 (34)과 신경 화학적으로 별개의 응답은 짧은 액세스 노출 설치류보다 만성 메스 암페타민 사용 장애로 고통 인간에게 더 유사하다 (35)을 변경합니다.

마찬가지로 우리의 깊은 뇌 자극 절차의 세 가지 주요 단계가 있습니다 : 하나 또는 두 개의 "모의"세션의 머리 밧줄 연결을 포함 DBS 환경, 1) 요법 이니, 2) 매일, 상용 시스템을 사용하여 활성 자극의 간헐적 인 배달, 3) DBS의 분리 및 약물 설정 이후에 전송. 이 패러다임은 다소 전통적인 연속 DBS보다 TMS 같은 비 침습적 치료의 과정을 모방하도록 설계된다. 완전 이식, 일반적인 운동 장애 3에 사용되는 것과 같은 프로그램 DBS 시스템은 여러 가지 전술 한 이유로 정신 자극제 의존을 앓고있는 환자의 변두리에 가능한 것입니다. Intermitten더 나은이 환자 인구에 적용 할 수있다 TMS 같은 위험도가 높은 수술과 사후를 포함하지 않는 전기 치료 전략을, t. 우리가 기술 한 방법은 연구자가 개발하고 제한된 시간 내에 약물 환경 외부에서 전달되는 동안 마약 관련 동작을 수정할 수 있습니다 치료 전략을 구체화 할 수 있습니다. 축적 증거가 특정 신경 생리 학적 결손 (23) 후에 모방 또는 치료 중단 후 전신 약물 (36)을 발휘 몇 주 동안 정신 및 약물 관련 행동에 긍정적 인 효과를 오래 지속과 결합 과도 두개 전기 자극.

초기 우수한 수술 기법과 강렬한 약물 사용 중에 여러 수술 사이트의 지속적인 관리를위한 요구 사항은이 방법의 주요 제한 사항입니다. IV 카테터 또는 DBS 전극 중 하나가 비 작동 및 / 또는 감염 될 경우, 쥐해야연구를 종료합니다. 엄격한 무균 기술에서 경정맥 카테터 및 두개강 ​​내 전극 게재 위치를 가장 독립적으로이 절차를 시작하기 전에 경험이 풍부한 연구자에서 배운됩니다.

. 자극 파형, 펄스 폭, 주파수, 진폭), 2) 다른 잠재적 인 치료 뇌 타겟 (예 - - 핵 중격 의지 1) 다른 자극 파라미터 (예 :.이 절차의 검토를 포함하여 여러 변형 및 미래 연구, 의무가있다 코어, 내측 전두엽 피질, 중뇌, habenula), 3) 다른 DBS 전달 패턴 (예를 들어, -. 매일 DBS 배달, 주간 DBS 배달, DBS 이전에 가장 흥미로운 아마도 조작 적 세션, DBS 인수 전), 그리고, 다양한 간격으로, 4) 짧은 기간 DBS의 조합과 선택적 경로의 optogenetic 자극을 모방 행동 수정 (36)을 지속 발휘 제약 에이전트.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Rodent operant chambers Med Associates, Inc ENV-008CT Med Associates Inc. PO Box 319 St. Albans, Vermont 05478 USA Phone: (802) 527-2343
Kopf Small Animal Stereotaxic Instrument with Digital Display Console Kopf Instruments Model 940 Kopf Phone: 1-877-352-3275 Fax: 1-818-352-3275 Email: sales@kopfinstruments.net
Z-Series 3-DSP Bioamp Processor Tucker Davis Technologies RZ5D Tucker-Davis Technologies 11930 Research Circle Alachua, FL 32615 USA Ph: 386-462-9622 www.tdt.com
Z-Series 32-Channel Stimulator Tucker Davis Technologies IZ2-32 Software is accompanied by a manual that discusses how to program experiments using the OpenEx platform, which can be accessed here: http://www.tdt.com/files/manuals/OpenEx_User_Guide.pdf
48 Volt LI-ION Battery Pack for IZ2 Stimulator Tucker Davis Technologies LZ48-200
32-Channel Splitter Box for PZ5 Tucker Davis Technologies S-BOX_PZ5
OpenEx Ext Software Package for Multi-Channel Neural Recording Tucker Davis Technologies OpenEx
Platinum-iridium stimulating electrodes Plastics One Inc MS303/8-B/SPC ELECT PT 2C TW .005" Plastics One Inc P.O.Box 21465, S.W. Roanoke, VA 24018, PH 540-772-7950
2-channel cables between stimulator and commutator Plastics One Inc 305-441/2 W/ Spring
2-channel cables between commutator and electrode pedestal Plastics One Inc 305-305 W/ Spring
4-channel commutators Plastics One Inc SL2+2C and SL2+SC/SB

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