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

Özet

This article describes the delivery of intracranial electrical stimulation that is temporally and spatially separate from the drug-use environment for the treatment of IV methamphetamine dependence.

Özet

Substance use disorders, particularly to methamphetamine, are devastating, relapsing diseases that disproportionally affect young people. There is a need for novel, effective and practical treatment strategies that are validated in animal models. Neuromodulation, including deep brain stimulation (DBS) therapy, refers to the use of electricity to influence pathological neuronal activity and has shown promise for psychiatric disorders, including drug dependence. DBS in clinical practice involves the continuous delivery of stimulation into brain structures using an implantable pacemaker-like system that is programmed externally by a physician to alleviate symptoms. This treatment will be limited in methamphetamine users due to challenging psychosocial situations. Electrical treatments that can be delivered intermittently, non-invasively and remotely from the drug-use setting will be more realistic. This article describes the delivery of intracranial electrical stimulation that is temporally and spatially separate from the drug-use environment for the treatment of IV methamphetamine dependence. Methamphetamine dependence is rapidly developed in rodents using an operant paradigm of intravenous (IV) self-administration that incorporates a period of extended access to drug and demonstrates both escalation of use and high motivation to obtain drug.

Giriş

Metamfetamin nedeniyle sinaptik monoaminler akut artış, özellikle dopamin yoğun ve uzun süreli öfori üreten bir psikostimulandır. Metamfetamin bağımlılığı dünyada tahminen 25 milyon 34 kullanıcı ve kanıtlanmış bir tedavi ^1,2 ile bir salgın sağlık sorunudur. Metamfetamin bağımlılığı için yeni tedavi stratejileri geliştirmek için önemli bir ihtiyaç vardır. Derin beyin stimülasyonu (DBS) beyin "kalp pili" Parkinson hastalığı, distoni ve esansiyel tremor ³ olmak üzere bazı hastalıkların meydana yıkıcı nöronal ateşleme desenleri, normalleştirmek için kullandığı bir nöroşirürji işlemdir. Son insan olgu sunumları DBS da alkol ve uyuşturucu bağımlılığı için etkili bir tedavi olabilir, ama psikostimülanlar ilişkin klinik öncesi kanıt (örn., Kokain, metamfetamin) ^4-8 sınırlı olduğunu göstermektedir.

Sürekli derin beyin stimülasyonu, bu currentl olduğu gibiy uygulanan hasta ve onun / onun ailesinden olağanüstü işbirliğini gerektirir. Titiz yara bakımı ve kişisel hijyen, hatta sonuçtaki bakteriyemi ile intravenöz ilaç kullanmayan hastalarda enfeksiyona duyarlı olan altta yatan kalp pili donanım korumak için gereklidir. DBS Cihazın düzenli takip sisteminin açık döngü tasarımı verilen gereklidir; Deneyimli hekimler rutin klinik randevuları ³ sırasında hedef semptomları azaltmak için, modern DBS ayarlarını değiştirmek. Bu tedavi paradigma nedeniyle zorlu psikososyal durumlara kokain ve metamfetamin kullanıcıları sınırlı olacaktır. Birkaç kemirgen çalışmaları tedavinin ilaç kullanım ortamında ^9-11 kokain öz-yönetim prosedürleri sırasında sürekli olarak teslim edildiğinde DBS etkilerini inceleyerek bu pratik paradigma taklit var.

Transkranial yolla gibi, kalıcı donanım gerektirmeyen süreksiz teknikler Non-invazivmanyetik stimülasyon (TMS), madde kullanım bozuklukları ¹² tedavisi için daha iyi bir seçenek olabilir. TMS non-invaziv günlük sırasında belirli bir beyin hedefi elektrik alanları, aralıklı tedaviler oluşturmak için harici headcoil kullanılarak teslim edilir. H bobin ya da "derin" TMS potansiyel kullanımını ^13,14 genişletilmesi, kortikal sitelere ek olarak, derin beyin yapıları teşvik edilmesini sağlar son gelişi. Her iki tedaviler birincil ilaç kullanımı daha farklı bir ortamda bir dizi oturum sırasında kesintili teslim edilir ve uyuşturucu bağımlılığı ^13,15-17 insan ve kemirgen denemeleri hem de söz göstermiştir. Onlar şiddet veya hatalı davranış ¹⁸ yaşayabilirsiniz zaman metamfetamin bağımlı hastaları tedavi etmek için pencere muhtemelen sokak binges sırasında değil, böyle bir mahkeme-zorunlu rehabilitasyon gibi itidal dönemlerinde olacaktır. Bunun gibi, bu makalenin amacı zamansal olan elektriksel stimülasyon teslim tanımlamaktırve mekansal olarak daha yakından IV metamfetamin bağımlılığı tedavisi için insanlarda mümkün olanı yaklaşık olarak ilaç kullanım ortamına, ayrılır.

Protokol

Tüm işlemler LSUHSC Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Kurulu tarafından onaylanan ve NIH uygun olarak yapılmıştır "laboratuvar hayvanları bakım İlkeleri."

1. Kemirgen Acclimation ve Gıda Kısıtlama

1. Deneyin başlangıcında 3 aylık yetişkin Wistar sıçanları kullanın. Tek başına bir ters 12 saat aydınlık / karanlık döngüsünde bir ısıya ve nem kontrollü, AAALAC akredite hayvan bakım tesisi laminer akış ünitesi ve hava filtresi ile donatılmış kafeslerde Ev fareleri (0600 saatte ışıklar kapalı).
2. 400 gr - vücut ağırlıkları yaklaşık 380 kadar serbestçe su ve standart kemirgen yemi sağlamak. Daha sonra, sıçanlar gıda kısıtlamak ve metamfetamin yanıt edinimi ve bakımı kolaylaştırmak için deneysel oturumları sırasında serbest besleme vücut ağırlıkları 85 ila 90% olarak korumak.
3. Deneysel boyunca geliş günlük ev kafes odasında kemirgenler Kolusırayla oturumları vücut ağırlığını kaydetmek ve günlük gıda dağılımını ayarlamak için.
4. Hedef ağırlıkları elde edildikten sonra, kronik kalıcı juguler kateter ve intrakranial uyarıcı elektrotlar ile her sıçan implante cerrahi olarak hazırlamak.

2. Juguler Ven Kateterizasyon

1. Kateter Hazırlık
   1. 0,012 x 0,025 kadar bir iç çapı olan boru silastik bir 13-cm uzunluk gibi hazırlanmış bir silikon top ilave silikon boru ve elektrokoter kullanılmasıyla, boru bir ucundan 4 cm oluşturmak ve kurumaya bırakın.
   2. Bir kaç dakika için narenciye türetilmiş bir limonen esaslı bir solvent içinde hortumun diğer ucu Dip ve genişletmeye izin verir. Doğru açıyla paslanmaz çelik kılavuz kanül bent genişletilmiş boru bağlayın.
   3. Diş akrilik çimento kullanılarak biyouyumlu örgü 1 "kareye paslanmaz çelik kılavuz kanül bükük tabanı Çapa.
   4. Etanol ve distile Wate ile içte ve dışta kateter yıkayınr. Artık sıvı damlacıkları ortadan kaldırmak için boru boyunca hava enjekte edilir. O / N kurumaya bırakın.
2. Steril Tekniği
   1. Aseptik cerrahi teknikler kullanılarak özel bir hayvan cerrahi grubundaki tüm ameliyatları gerçekleştirmek. Bir otoklav kullanarak aletleri ve implantlar sterilize ve steril bir havlu (ler) ile kaplı VEYA masaya su geçirmez kağıt yerleştirerek steril alan hazırlamak.
   2. Steril eldiven giyin ve işlem sırasında steril alana tüm enstrümanları, implantlar ve cerrahi gazlı bez tutun. Birden ameliyatları yapılırken işlemler arasında bir boncuk sterilizatör 20 saniyelik ardından alkollü bir bezle her enstrüman silin.
3. Anestezi
   1. Takiben pentobarbital atropin (sülfat) (0.04 mg / kg, sq) farelere ön işlemden geçirin (20-50 mg / kg, ip) anestezi elde etmek.
   2. Steril penisilin G prokain süspansiyonu ile hayvanlar (75.000 üniteleri, im) ile bir analjezik madde enjekte (karprofen, 5-10 mg / kg, sc veya ketoprofen, 2 - ameliyattan hemen önce 5 mg / kg, sc) sırasıyla perioperatif enfeksiyonlar ve ağrıyı azaltmak için kullanılır.
   3. Hiçbir tepki oluşursa, o zaman devam, hayvana bir orta ayak tutam sunarak yeterli anestezi için kontrol edin ve. Her iki gözde göz yağlayıcı.
4. Cerrahi Sitesi Hazırlama
   1. Sadece omuz bıçakları bağlayan bir çizgiye posterior sıçan sırtında 2 x 2 cm dorsal yama Tıraş. Çene kemiği ve sternum arasında doğru boyun bölgesinde 1 x 1 cm ventral yama Tıraş.
   2. Betadin çözüm izledi alkol pedleri ile traş yerleri silin. Steril bir havlu üzerine sıçan yerleştirin ve betadin devam etmeden önce kurumasını bekleyin.
5. Kateter Yerleştirilmesi
   1. 10 bıçak bıçak kullanarak arkasında midscapular bölgede kürek kemikleri bağlayan bir hatta göre bir kesi paralel sağlayın. Için bir uçak oluşturmak için alttaki bağ dokusu cilt ayırmak için bir hemostat kullanınKateter tabanını örgü. Steril serum fizyolojik ile bölgeyi sulamak ve sırtına sıçan açmadan önce steril gazlı bez ile örtün.
   2. Sağ çene kemiği ve 10 bıçaklı bıçak kullanarak sternum arasındaki çapraz kesi yapmak. Juguler ven bulmak için altta yatan bağ dokusu cilt ayırmak için bir hemostat kullanın. Not: juguler ven beyaz / gümüş ve parlak görünür ve kadınlarda daha erkek sıçanlarda büyüktür.
   3. , Ven altına bir spatula yerleştirin maruz venin üst (proksimalinde) etrafında yavaşça 4-0 ipek sütür kravat ve geri boynuna damar itin.
   4. Inferolateral boyun cilt altında ama kas üzerindeki yüzeysel cep oluşturmak için bağ dokuları ayırın. Kol ve yukarı arkasında geri tünel yoluyla midscapular kesi boyun kesi bir steril trokarı itin. Boyun ucundan ve distal kateter içine trokardan sert kılavuz tel yukarı takarak boyun arkasındaki kateter çalıştırın. PullBoyun insizyon ve takip edecektir bağlı distal kateter yoluyla geri teli kılavuz.
   5. Önceden yerleştirilen proksimal sütür yukarı çekerek bir spatula üzerinde sağ juguler ven izole edin. Venin üst tarafında küçük bir kısmi kesim yapmak için bir top makas kullanın.
   6. Bunu açmak için ven kesi içine bir kavisli bir forseps yerleştirin. Ayrı forseps tutulması ancak yerinde, yaklaşık 2 forseps ipuçları ile damar içine kateter ucu pass - sağ atrium dışında sona erecektir 3 cm.
   7. Distal ven etrafında 4-0 ipek sütür bağlayarak kateter sabitleyin. Ekstra stabilite eklemek için birlikte bir "kutu" düğüm proksimal ve distal sütür kravat.
   8. Heparinize steril serum fizyolojik ile yıkayın kateter ve geri çekmek, kan başarılı implantasyonu onaylayın. Knot üzerinde 2 mm ve boyun deri altında kalan proksimal kateter sokmak - Dikişler 1 Trim. sizin seçtiğiniz uygun sütür / yöntemi ile kapatın. Olmayan Akustik Eğerbable dikiş veya zımba kullanıldığında, bunlar, genel anestezi altında, 10-14 gün sonra çıkarılmalıdır. Steril bir pamuk uçlu aplikatör kullanarak antibiyotik merhem ile kesi örtün.
   9. Örgü tabanının karşıt köşelerinde iki de emilebilir dikişlerle kullanarak cilt altı arka dokuya distal kateter / rehber kanül / örgü takımını Çapa. Kesintiye olmayan ters emilebilir sütürler kullanılarak kılavuz kanül etrafında arka kesi kapatın. Steril bir pamuk uçlu aplikatör kullanarak antibiyotik merhem ile kesi örtün.
6. Ameliyat Sonrası Bakım
   1. 3 ml'lik bir şırınga kullanılarak, heparinize% 0.9 steril tuzlu su çözeltisi ile kateter yıkayın ve tıkanmayı önlemek için kılavuz kanül içine tıkacı yerleştirin.
   2. Açıklığını korumak için günlük bazda her sıçan kateter yıkayın.
   3. Hemen prosedürü izleyerek, cerrahi takımında bir ısıtma pedi üzerinde kendi ev kafeste sıçan yerleştirin ve bilinç ve spontan hareket dönene kadar gözlemleyin.
   4. Koloni odasına kurtarıldı sıçan dönün ve beş ila yedi gün intrakranial cerrahi öncesinde geçmesine izin. Enfeksiyon kontrol ve hayvan davranışları, görünümü ve aktivite düzeylerini değerlendirmek de dahil olmak üzere, tartılır kolu ve günlük genel durumunu değerlendirmek.
   5. Herhangi bir sorun çıkması durumunda Hayvan Kaynakları veteriner danışın ve herhangi önerilen tedavi rejimleri izleyin. Gerektiğinde perioperatif ağrının tedavi edilmesi için (5 mg / kg, sc - - 10 mg / kg, sc ya ketoprofen, 2 karprofen, 5) bir analjezik madde ile hayvan enjekte edilir.

3. İntrakraniyal Elektrot Yerleştirme

1. Cerrahi Hazırlık
   1. Bölüm 2.2'de anlatıldığı gibi steril koşullar altında tüm ameliyatları gerçekleştirmek.
2. Anestezi
   1. Anestezi indüksiyon odasında hayvan koyun ve 1.000 odasına gaz akışını isoflurance temin -% 5 olarak belirlenmiştir buharlaştırıcı ile 2.000 ml / dakika.
   2. Hayvan yaslanmış sonra, bölme a kaldırmaknd yastıklı stereotaktik işletim platformu üzerinde burun konisi yerleştirin. Burun konisi için odadan gaz akışını açın ve 2 set buharlaştırıcı ile gaz çalıştırmak -% 3.
   3. Stabil solunumda ve ameliyat sırasında uyarısına yanıt korumak için gerektiği buharlaştırıcı ayarlayın.
   4. Sırasıyla perioperatif enfeksiyonlar ve ağrıyı azaltmak için steril penisilin G prokain süspansiyonu ile sıçan (75.000 birimleri, im) ve hemen ameliyat öncesinde (0.5 mg / kg sc için buprenorfin 0.05) bir analjezik ajan enjekte edilir.
   5. Hiçbir tepki oluşursa, o zaman devam, hayvana bir orta ayak tutam sunarak yeterli anestezi için kontrol edin ve. Her iki gözde göz yağlayıcı.
3. Cerrahi Sitesi Hazırlama
   1. Sıçan başının üst Tıraş ve işlem sırasında merkez hareketsiz tutmak için kulak çubukları sıçan yerleştirin. Betadin çözüm izledi alkol pedleri ile traş bölgeyi silin. Betadine devam etmeden önce kurumaya bırakın.
4. Elektrot İmplantasyonu
   1. Arasındaki derisini kavrayın ve biraz forseps ile kulaklara anterior ve taban üzerinde kesmek için makas kullanın. Bu manuveur orta kafatası üzerinde deri bir 1.5 x 1 cm alanını kaldıracaktır.
   2. Kazıyın ve pericranium kaldırmak için kafatası ve kavisli bir forseps aşağı pericranium yoluyla çevresel bir kesi yapmak için bir 10-bıçak kullanın. , Steril serum fizyolojik ile bölgeyi sulamak gazlı bez ile aşırı kan ve tuzlu kurulamak ve kafatası bregma dahil tamamen o kadar kemikli yerlerinden, kurumasına izin açıkça görülebilir.
   3. Ikili Ameliyat için, iki çift kutuplu platin-iridyum elektrotları, stereotaksik bir çalışma platformunun iki tarafında her elektrot tutucu içine bir montaj. Bregma üzerinde pozisyona ~ 1 mm birinci elektrot hareket ettirin ve ön-arka (AP) için stereotaktik koordinatları yazmak ve medial-lateral dijital ekranda gösterilir (ML) pozisyonlarını. Aslında sk elektrot ucu DOKUNMAYINull işlevi elektrot artık çünkü. Diğer elektrot için bu işlemi tekrarlayın.
   4. Nihai AP hesaplayın ve ML ilgi hedef yapısına dayalı koordinatları. İlk dorsoventral (DV) elde dijital ekranda koordine etmek sadece kafatası üzerinde ucu ile bu pozisyona elektrodu taşıyın. Ilgi hedef yapısına dayalı nihai DV derinliğini hesaplayın.
      Not: çekirdek kabuk bregma göre koordinatları aşağıdaki stereotaktik kullanarak ilaç consummatory davranış ⁸ yılında bilinen katılımı verilen bu örnekte hedef aldı akkumbens:
      AP giriş = koordinat + 1.6 [Dijital Bregma koordinat görüntülenen]
      ML entry = [dijital bregma koordinat görüntülenen] koordinatı sol sağ / 2.4 ±
      DV derinliği = [Dijital AP / ML girişte kafatası yüzeyinde koordinat görüntülenen] - 8.5
   5. Kalıcı bir ma ile kafatası yüzeyi üzerinde her bir elektrotun öngörülen giriş konumunu işaretleyinrker. Çarpmak veya bu manevra sırasında elektrot ucu dokunmayın.
   6. Her işareti bir 1.4 mm delik delme yuvarlak top elmas kaplı çapak kullanın. Yüksek hızlı matkap ile intrakranial kasaya kafatası yoluyla atılmak için dikkatli olun. Kafatası uzak delinmiş edildikten sonra dura delinme için kavisli bir forseps kullanın.
   7. Kafatası vidaların yerleştirilmesi için elektrot girdileri arkasında ek dört yerlerde 0.7 mm delik yuvarlak top elmas kaplı çapak kullanın. Orta hat her iki tarafında kafatası, ikiye dört 0,8 (çap) x 3,2 (uzunluk) mm paslanmaz çelik vidaları yerleştirmek için manuel tornavida kullanın. Önümüzdeki haftalarda ve aylarda için yerinde kranial kapağı yapacak önemli altyapı çünkü Sıkıca kafatası içine yaklaşık yarısı uzunluğa kadar bu vidaları sabitleyin.
   8. Dikkatle elle yöneten düğmeyi çevirerek hesaplanan DV derinliğine beyne onun Matkap deliği üzerinden ilk elektrot eklemek ve Z koordinatıElektrot tutucu. Elektrodun ucuna aşırı zarar görmesini önlemek için saniyede 1/2 dönüş kabaca eşit oranda düğmesini çevirin. Beyin girerken Matkap deliği kemik kenarına değmeyecek elektrot ucu olun.
   9. Diş çimento ardından Matkap deliği ve arka vidaları üzerinde katmanlı süper yapıştırıcı kullanarak ilk elektrot sabitleyin. Bu yapı tamamen kuruduktan sonra, onun tutucu elektrot kaldırmak. İkinci elektrot için ekleme ve çimentolama işlemi tekrarlayın. Sağ cilt kenarına kadar diş çimento uygulayın ama bu kafa çimento kap uzun vadeli gevşetir, çünkü deri ile örtüşmemektedir.
5. Ameliyat Sonrası Bakım
   1. Tıkanmasını önlemek için elektrot kaideleri üzerinden iki toz kapaklarını yerleştirin.
   2. Hemen prosedürü izleyerek, cerrahi takımında bir ısıtma pedi üzerinde kendi ev kafeste sıçan yerleştirin ve bilinç ve spontan hareket dönene kadar gözlemleyin.
   3. Inci iyileşti sıçan dönüne koloni odası ve beş gün deney başlamadan önce geçmesine izin. Enfeksiyon kontrol ve hayvan davranışları, görünümü ve aktivite düzeylerini değerlendirmek de dahil olmak üzere, tartılır kolu ve günlük farelerin genel durumunu değerlendirmek.
   4. Herhangi bir sorun çıkması durumunda Hayvan Kaynakları veteriner danışın ve herhangi önerilen tedavi rejimleri izleyin. Gerektiğinde perioperatif ağrının tedavi edilmesi için bir analjezik ajan (buprenorfin 0,05-1 mg / kg sc) hayvanları enjekte edilir. (- 10 mg / kg, sc ya ketoprofen, 2 - karprofen, 5 5 mg / kg, sc) intrakranial kanama steroidal olmayan ağrı kesici ilaçların kullanımı ile daha yaygın olabilir, böylece kafa içi cerrahi operasyon sırasında buprenorfin kullanın.

4. Edimsel Aparatı

1. Davranışsal deneyler çalıştırmak için ses azaltıcı muhafazaları içinde bulunan plastik ve paslanmaz çelik edimsel koşullama odaları kullanın.
2. Havalandırma ve beyaz noi ihtiyacını karşılamak için bir egzoz fanı ile her muhafaza kıyafetise yabancı sesler maskelemek için.
3. Deney verilerini prosedürleri programlamak ve toplamak için bir kişisel bilgisayar ve bir davranış yazılım arayüzü sistemi kullanın.
4. Genel Set-Up
   1. Her bir kolu üzerinde bulunan bir uyarıcı ışık ile bölmenin bir duvara monte edilmiş iki farklı yanıt kolları ile her bir deney odasına donatmak. Basıldığında bir programlanmış sonucu sonuçlanır ve böylece kollarından birini "aktif" kolu belirleyin.
   2. İlacın kullanılabilirliğini gösteren her edimsel seansında aydınlatmak için aktif tepki kolu üzerinde doğrudan yer alan bir uyarıcı ışığı programlayın.
   3. Karşıt duvar 5 saniye AÇIK gidiyor ve uyarıcı ışık oluyor ev ışık eşliğinde 2.8 sn boyunca metamfetamin (100 ul% 0.9 NaCl içinde 0.05 mg / kg / infüzyon) bir infüzyon teslim aktif kolu sonucu bir tepki var KAPALI 30 sn zaman aşımı.
   4. Aktif kolu yanıtları saymak ama hiç planlanan CONSE olmalıdır30-saniye zaman aşımı süresince sonuçları olabilir. Tamamlanması için, kayıt inaktif kolundaki yanıtlar ancak programlanmış neticelere sahip olmalıdır.

5. intravenöz (IV) Metamfetamin Öz-Yönetim Prosedürü

1. Genel Hazırlıklar
   1. Olarak hızlı ve sakince mümkün edimsel odalarına Yük sıçan davranışsal eserler en aza indirmek için. Kemirgen sırtında ve edimsel odasının üstünde asılı bir sızdırmaz sıvı döner kılavuz kanül bir paslanmaz çelik yay tasma takın.
   2. Ses azaltıcı muhafazanın dışında bulunan bir motor tahrikli pompa 20 ml ilaç şırınga döner bağlantı boru bütünlüğünü sağlamak. Ilımlı çekerek kapalı slayt olmaz kadar Bunu yapmak için, metal döner uç ve ilaç şırınga iğne ucu üzerine plastik bağlantı boru bir inçin en az ¼ itin. Nispeten kontrolsüz m izin döner ve tasma düzeneğini Counter-dengeHayvanın ovement.
   3. Cuma'ya yaklaşık olarak aynı anda her gün Pazartesi edimsel oturumları yürütmek.
2. Toplama
   1. Dört beş gün üst üste günde 6 saat oturumlarında IV metamfetamin öz-yönetim hızlı edinimi koşmak fareler kolaylaştırmak amacıyla.
   2. Örneğin, herhangi bir işaret ya da basarak sonuçları ortaya ödüllendirmek (sıçanlar 30 sn zaman aşımı ardından aktif kolu üzerinde her basın IV metamfetamin bir infüzyon almak sabit oran reinforcementduring FR-1 + 30 sn tarifesi bu oturumları yürütmek Her iki kolun). Not: Bu ilk uzun süreli ve "kolay" erişim bir hafta (Şekil 3) daha az veya eşit davranışı alarak önemli ilaç elde kemirgenler çoğunluğunda neden olacaktır.
3. Bakım
   1. Eğitimin ikinci haftasında, Cuma'ya günde 2 saatlik seans Pazartesi günü çalışacak fareler korumak ve IV METHAM rafinephetamine öz-yönetim.
   2. Takviye sabit oran FR-1 + 30 sn zaman aşımı programa Davranış oturumları.
   3. Her oturumda genelinde metamfetamin sunumları toplam sayısı üç ardışık seans (Şekil 4) ve ilk 30 dakika boyunca infüzyon-kümülatif sayısının sırasında infüzyon kümülatif sayısından daha fazladır için en az% 10 değişir yanıt kararlı, yoğun belgeleyin İkinci 30 dakika (Şekil 5). Not: Bu kriter sıçanlar bağımlılık davranışı ¹⁹ ve basit gündelik değil kullanılmasını gösterir oturumun başında bir uyuşturucu yükleme deseni geliştirmek sağlar.
4. Post-Session
   1. Her oturumun sonunda, kemirgen arkasından tasma ayırın. Kan pıhtıları önlemek için 800 IU streptokinaz içeren% 0.9 tuzlu su çözeltisi 0.1 ml kateter yıkayın. R dönmeden önce tıkanmasını önlemek için her kılavuz kanül içine yerleştirin tıkacıev kafeslere ats.
   2. Hemen deney süresince Çarşamba günleri her deneysel seans bitiminden sonra kateter açıklığını sınayın.
      1. Kateter açıklığını test etmek heparinize bakteriyostatik tuzlu su içeren bir 22 G iğne ile, bir 3 cc şırınga hazırlayın. Iğne plastik boru, 4 ila 6 inç uzunluğunda parça ve hayvanın sırtında kateter kanül montaj metal yazılan diğer ucunu bir ucunu.
      2. Net akışını sağlamak ve daha sonra geri şırınga pistonu çizmek için tuzlu 0.1 0.2 ml infüze. Kateter patent ise, gerektiği hem kolayca floş ve tüp görünür olacak kanı geri çekin. Piston bırakın ve geri kateter aracılığıyla kan tüm temizlemek için başka bir 0.2 ml demlenmeye.
      3. Kan geri alınamaz ise, o zaman, metal görevinden 3 cc şırınga ve tüp çıkarın.
      4. Metoheksital sodyum içeren bir 22 G iğne ile, bir 1 cc şırınga hazırlayın, hızlı etkilianestezi, ek test kateter açıklığının için. Iğne plastik boru, 4 ila 6 inç uzunluğunda parça ve hayvanın sırtında kateter kanül montaj metal yazılan diğer ucunu bir ucunu.
      5. Hayvanın sırtına metal görevinden 1 cc şırınga ve tüp kaldırmak hızla 1.5 mg demleyin ve. Heparinize bakteriostatik tuzlu su ile dolu 3 cc şırınga bağlayın ve 0.1 demlenmeye - 0.2 ml. Hayvan 3 saniye içinde kas tonusunu kaybederse, o zaman kateter patent ve işlevseldir.
5. Metamfetamin, metamfetamin öz-yönetim elde etmek için başarısızlık ve sıçan çıkarma zorluk advers reaksiyonları ele alan tuzaklar bölüm için İletişim Dosya "Ortak Tuzaklar" bölümüne bakın.

6. Beyin Uyarım Aparatı

1. DBS deneyler çalıştırmak için 10 ila 12 pleksi cam kutular (12 x 18 x 18) (gxyxd) kullanın. Sert opak ile dışarıdan her kutu Kapakgörüntüleme veya birbirleri ile etkileşim fareleri önlemek için kutunun arkasını ve kenarlarını kapsayan kağıt. Muayene stimülasyon oturumları sırasında hayvanların görebilirsiniz böylece ortaya net ön paneli bırakın.
2. Hava akımı sağlarken kaçan fareler engelleyen bir yarı geçirgen paneli ile kutuların üstleri örtün. Kemirgen kafa kapağı ve uyarım sistemi arasındaki elektrik bağlantısını kolaylaştırmak için her kutusunun üzerindeki bulunan kollektör desteklemek için bu paneli kullanın.
3. DBS deneyler için birden fazla eşzamanlı hayvanlara sabit akım sunabilen bir uyarım sistemi kullanın. Bir kullanıcı programlanabilir dijital sinyal işlemcisi / iletişim arayüzü oluşan bir sistemi kullanın, bir uyarıcıdır bir stimülatörü pil paketi, bir kanal dağıtım kutusu ve beraberindeki yazılım (Malzeme fişine bakınız).
4. Her commutat üstün elektronik kaide stimülatörü kanal bağlantı noktalarını bağlamak için özel uzunluk kabloları kullanınveya. Not: Bireysel laboratuvar bağlıdır gerekli uzunluğu. Bu kablolar, hayvan alanının dışında olan ve paslanmaz çelik baharda ele alınacak gerek yoktur.
5. Paslanmaz çelik yay ile kaplı 16-in kabloları kullanarak kemirgen baş kap implante elektrot kaide komütatör alt elektronik kaide bağlayın. Kablolar kafa kapağı üzerinde önemli gerilim olmadan muhafazanın her alanda serbest dolaşımını sağlamak için yeterince uzun olduğundan emin olun. Not: Dört ayakları üzerinde dururken sıçan başkanı olacağını kabaca biter bir kablo genellikle yeterli olmaktadır.
6. Beyin Uyarım Programlama
   1. Stimülasyon parametreleri (örneğin, dalga, frekans, darbe genişlik, inter-uyaran gecikmesi, geçerli genliği) ve toplamak deneysel veriler programlamak için bir kişisel bilgisayar ve programlama yazılımı kullanın.
   2. Bir görsel programlama dilini kullanarak, her cihaz bu deneyimlerden karşılamak için yapacak işlevleri belirleyecektirZihinsel uç noktaları ve verilerin depolandığı ve / veya gerçek zamanlı görüntüleme için yansıtılacaktır. Bu özel projeyi çalıştırmak komutlar Şekil 1'de gösterilmiştir.
   3. Deneyin başlamasından önce görsel kontrol paneli (Şekil 2) içine istediğiniz frekansı, darbe genişliği ve genlik belirtin. Sıçanlarda yüksek frekanslarda için tipik parametreler klinik insan derin beyin uyarımı kullanılanlarla benzerdir: 130 to180 Hz frekans, 60 ila 90 milisaniye darbe genişliği ve 250 uA ^4,8-10 100 geçerli genliği. Not: daha düşük akım nedeniyle primata kıyasla azaltılmış bir boyuta kemirgen kullanılır.

7. Derin Beyin Stimülasyonu Prosedürü

1. Kutulara Fareleri yüklemek için, baş kapağı üzerindeki her elektrot kaide komütatör gelen paslanmaz çelik yay kablosunu takın. Bir frekansta akımın 5 uA çalıştırarak her bir elektrodun empedansını test2 sn 1,000 Hz.
   1. Empedans eşit ya da 125 KOhm'dan az ise elektrot tedavi uyarımı sağlayabiliyor olması nedeniyle, daha sonra deneye devam edin. Empedans fazla 125 KOhm ise elektrotun yüksek direnç potansiyel alt terapötik düzeylere akımı kesecek, çünkü deneyden hayvan kaldırmayı düşünün.
2. Onlar elektrot kablosu (ler), ancak herhangi bir aktif tedavi alan değil eklenecektir sırasında alışkanlık için bir veya iki alay oturumları aracılığıyla sıçan çalıştırın. Mock testler herhangi bir spesifik olmayan davranış etkilerini ortadan kaldıracaktır. Hemen her sahte oturumu izleyen, IV metamfetamin kendini idarenin günlük 2 saatlik oturum için edimsel kutulara sıçan taşımak.
3. İki grup, bir aktif-stimülasyon ve sahte-stimülasyon kohort içine Counter-denge sıçanlar temel ilaç alımı gruplar arasında anlamlı bir farklılık böylece.
4. Günlük DBS oturumu gerçekleştirinaktif elektriksel beyin stimülasyonu veya 3 saat kendi grup atama bağlı hiçbir stimülasyon ya aldığınız sırasında 5 gün boyunca kemirgen kohort ilgili. Hemen IV metamfetamin kendini idarenin günlük 2 saatlik oturum için edimsel kutularına her DBS oturumu, ulaşım sıçanları izleyen.
   1. Stimülasyon hayvan davranışları net değişiklikler sebep olmadığından emin olmak için dikkatlice her DBS oturumunda en azından bir kısmı sırasında hayvanları gözlemleyin. Herhangi bir anormal davranışlar uyarılmasından sonra / 'sırasında ortaya çıkarsa, bu gözlemleri belgelemek için özen gösterin. Not: Yazarlar bu makalede açıklanan deney sırasında önemli davranış değişiklikleri veya gıda / su alımı değişiklikleri farkında değil.
5. DBS tedavisi, elektriksel parametrelerin ve DBS oturumu ve hipoteze göre gerektiğinde edimsel oturumun arasındaki süreyi değiştirin.

Sonuçlar

IV juguler kateter ve intrakranial DBS elektrot yerleştirme sonrasında, kemirgenler başarıyla kısa bir iyileşme süresinden sonra kendiliğinden administer IV metamfetamin için eğitilmiş olabilir. Sıçanlar kazanmak ve genişletilmiş erişim 2 gün sonra metamfetamin öz-yönetim yükselmek olacaktır 3 gösterir Şekil 4 gün ile oturum başına 168 ± 12 infüzyon ortalama ilaç.

1) metamfetamin toksisite ve kalıcı, uzun süreli erişim ile ciddi davranış değişiklikleri önlemek ve 2) bu yanıt nispeten istikrarlı bir oran kurmak için çeşitli tarafından manipüle edilebilir: Sıçanlar sonra iki nedenden dolayı edimsel eğitim günlük 2 saatlik programa taşınır Terapötik müdahaleler. Şekil 4, ikinci hafta içinde kısa erişim seans başına toplam infüzyon ortalama sayısı 75 ± 8 olduğunu gösterir ve genellikle% 10'dan az güne-gün değişir. Şekil 5 bu sıçanlar devel gösteriyorop güne kıyasla eğitim 6 gün kadar alımının bir "önden yüklemeli" desen ortaya çıkması ile gösterildiği gibi ilaç almak için artan bir motivasyon 1. Bu geliştirir sonra, etkisi büyük ölçüde sonraki oturumlarda üzerinde sürdürülen (veriler gösterilmemiştir) .

Şekil 6, çift yönlü DBS sham uyarılmış grubuna göre üç ila beş gün ile operant IV metamfetamin kendi kendine uygulama belirgin bir azalma ile sonuçlandı ilaçsız bir ortamda getirdiğini göstermektedir. (- 8.5 ML 2.4 ± AP + 1.6, DV) çekirdek kabuğu bregma göre koordinatları aşağıdaki stereotaktik kullanarak ilaç consummatory davranış ⁸ yılında bilinen katılımı verildi hedefli edildi akkumbens. Uyarım parametreleri ve süresi gevşek psikiyatrik hastalık ^8,20,21 tedavisinde DBS daha önce yayınlanmış deneyime dayalı ama deneycinin ihtiyaçlarına bağlı olarak ayarlanabilir. Hata çubukları ılımlı ve tüm gün rea vardırnet bir tedavi etkisine rağmen davranışsal değerlendirmeler görülebilir yanıtların yelpazesini gösteren ch önemi. Deneme başına farelerin sayısının artırılması bu doğal değişkenliği telafi yardımcı olabilir. 11 hayvan başlangıçta bu deney için kullanıldı. Bir hayvan nedeniyle nöbet kötü beslenme postoperatif bir hayvan dışlandı için ötenazi edildi ve bir hayvan 8 hayvanların toplam bizi terk nedeniyle DBS elektrot arızaya çıkarılmıştır (N = 4 aktif DBS N = 4 Sham). Onun başarılı bir şekilde tamamlanması için izin verecek her bir deney için 12 sıçan - Genel yaklaşık 10 ile başlayan.

Şekil 1. Görsel Programlama Dili. Araştırmacı birden anima beyin uyarımı sağlayabilir bir program tasarımı, burada gösterilen örnekte olduğu gibi bir görsel programlama dilini kullanırls eşzamanlı kullanıcı tarafından girilen parametrelere de. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 2. Görsel Kontrol Paneli. Deneyin başlamasından önce, araştırmacı görsel kontrol panelinin sol tarafında istenen frekansı, darbe genişliği ve genliği belirtir. İşte stimülasyon parametreleri: akım şiddeti 200 uA; nabız 61 msn genişliği; darbe frekansı 130 Hz. Stimülasyon, aktif akım teslimat için dalga sağ tarafta görüntülenir başlatılır sonra. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

IV Metamfetamin Öz İdaresi Şekil 3. kazanılması. Yanıt Toplam operant (360 dakika) veri tekrarlanan tedbir olarak tanımlanan günlük oturumu ile bir tekrarlanan-önlemler ANOVA kullanılarak analiz edildi. S idi Tüm analizler <0.05 anlamlı kabul edildi. Veriler ortalama ± standart hatadır. Edimsel eğitimin ilk dört gün boyunca günde 6 saatlik edimsel oturumlarda toplam metamfetamin infüzyon. + P <0.05 seans 1 ile karşılaştırıldığında ve 2. bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 4.IV Metamfetamin Öz İdaresi Bakım. Toplam operant yanıt (120 dakika) veri tekrarlanan tedbir olarak tanımlanan günlük oturumu ile bir tekrarlanan-önlemler ANOVA kullanılarak analiz edildi. S idi Tüm analizler <0.05 anlamlı kabul edildi. Veriler ortalama ± standart hatadır. Kararlı fakat yoğun ilaç alma davranışı gösteren edimsel eğitim, ikinci hafta günde 2 saat edimsel oturumları sırasında toplam metamfetamin infüzyon. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil Motivasyon 5. Kalkınma Drug Take. Edimsel ilk bir saat için her 15 dakikada ulaştı edildi yanıt vermenin ve veri analiz edildi kullanarak tekrarlanan-meANOVA tekrarlanan tedbir olarak tanımlanan her 15 dk kadranda ile asures. S idi Tüm analizler <0.05 anlamlı kabul edildi. Veriler ortalama ± standart hatadır. Bir "ön yüklemeli" desen edimsel eğitimin 1 gün mevcut değil ilaç almak için güçlü bir motivasyon gösteren ikinci haftasına göre gelişir. + P <0.05 oranla 60 dakika ile karşılaştırıldığında 45 ve 60 dakika, +++ P <0.05 oranla 30, 45, ve 60 dakika ++ P <0.05. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Şekil 6. IV Metamfetamin Öz İdaresi DBS Etkileri. Ilk bir saat içinde yanıt Toplam edimsel (60 dk) verileri bir betwe ile karışık bir ANOVA kullanılarak analiz edildiTedavinin konusu değişkenin (Sham vs DBS) ve günlük seans bir tekrarlanan ölçü tr. S idi Tüm analizler <0.05 anlamlı kabul edildi. Veriler ortalama ± standart hatadır. İkili öncesi edimsel derin beyin stimülasyonu ölçüde tedavi günlerde 3, 4 yanıt edimsel ilk 60 dakika içinde metamfetamin infüzyon sayısını azalttı ve Sham grubuna ve başlangıca yanıt kıyasla 7. + p <0.05. Sona günlük tedaviden sonra bazal düzeylere geri cevaplamayı. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Tartışmalar

Derin beyin uyarımı kesin mekanizmaları tam olarak karakterize edilmemiş olmasına rağmen, motor ve psikiyatrik bozukluklar hem DBS etkinliği elektriksel tedavisi ve zaman ^6,22-26 içinde çeşitli subkortikal ve kortikal beyin bölgeleri işleyişi arasındaki dinamik etkileşimin bir sonucu olabilir. Kemirgenlere metamfetamin teslimat olmayış yöntemler ^27,28 iyi tanımlanmış olsa da, bu yöntemler, ilaç farmakokinetiği ve nörokimyasal etkileri ^27-29 ayrı ayrı araştırmalar için en uygun olan. Edimsel IV ilaç öz-yönetim, ilaç için bir motivasyon unsuru dahil ederek ideal DBS gibi elektrikli tedaviler zamanla patolojik davranışlar nasıl etkileşime çalışma için uygundur. Biz tanımlayan prosedürler farklı bir ortamda şarta metamfetamin kullanımı ile ilgili tek bir ortamda DBS etkilerini incelemek.

Bizim IV metamfetamin kendini Administ üç temel adım vardırrasyon paradigma: Uzun erişim oturumları sırasında hızlı satın alma ve uyuşturucu alımının artması 1) İndüksiyon, daha sonraki kısa erişim oturumları sırasında ilaç alımının istikrarlı, yüksek oranda 2) Bakım ve ilaç alma bir ön yükleme desen 3) geliştirilmesi. Maliyet-etkin ve ideal psiko-uyarıcı kullanan kemirgenler baş kapaklar potansiyel sınırlı ömrü verilen DBS etkilerini test etmek uygun hem deney başına 12 sıçan, - Bu paradigma 10 2 hafta 3 zaman diliminde gerçekleştirilebilir. Uzun erişim ^19,30,31 bir dönem dahil diğer paradigmaları gibi Bu prosedür, makul madde kullanım bozuklukları bazı yönlerini taklit; o eğlence kullanımı ^19,30 karşı insan bağımlılığı önemli yönleri vardır erken oturum "uyuşturucu yükleme," ile ilaç elde etmek için kullanım ve yüksek motivasyon hem de tırmanması göstermektedir. IV metamfetamin uzun erişim maruziyeti Kemirgenler da bilişsel açıkları ³² göstermektedirFarmakolojik tedavi ³³ farmakokinetiği ^{34 ve} nörokimyasal için farklı tepkiler sadece kısa erişim maruz kalan kemirgenlerde göre kronik metamfetamin kullanımı bozukluğu muzdarip insanlara daha benzer ³⁵ değiştirir.

Aynı şekilde bizim derin beyin stimülasyonu prosedüründe üç temel adım vardır: Bir veya iki "sahte" oturumları için baş urgan bağlantısı da dahil olmak üzere DBS ortama 1) Alışma, 2) Günlük, ticari bir sistem kullanarak aktif stimülasyon aralıklı teslimat, ve 3) DBS kopukluk ve ilaç ayarına sonraki ulaşım. Bu paradigma yerine geleneksel sürekli bir DBS daha TMS gibi invazif olmayan tedaviler işlemini taklit etmek için tasarlanmıştır. Tam implante ortak hareket bozuklukları ³ için kullanılanlar gibi programlanabilir DBS sistemleri çeşitli Yukarıda bahsedilen nedenlerden dolayı, psiko-uyarıcı bağımlılık şikayeti olan hastalarda, marjinal mümkün olacaktır. IntermittenDaha iyi bu hasta grubunda adapte edilebilir TMS gibi yüksek riskli ameliyat ve tedavi sonrası içermeyen elektrikli tedavi stratejileri, t. Biz tarif ettiğim yöntemler araştırmacılar geliştirmek ve kısıtlı bir zaman diliminde ilaç ortamı dışında teslim edilirken uyuşturucu davranışını değiştirebilirsiniz tedavi stratejilerini geliştirmek için izin verecektir. Biriken kanıtlar vardır belirli nörofizyolojik açıklarının ²³ sonra desenli ya da tedavi kesildikten sonra sistemik ilaç ³⁶ uygulamayın birkaç hafta psikiyatrik ve uyuşturucuyla ilgili davranışlar üzerinde olumlu etkileri uzun ömürlü ile birleştirilir geçici intrakranial elektrik stimülasyonu.

İlk Mükemmel cerrahi teknik ve yoğun ilaç kullanımı sırasında birden cerrahi sitelerin sürekli bakımı için ihtiyaç bu metodolojinin temel sınırlamalar vardır. IV kateter veya DBS elektrotlar ya olmayan operasyonel ve / veya enfekte hale gelirse, sıçan gerekirçalışma çıkın. Sıkı steril tekniği altında boyun kateter ve intrakranial elektrot yerleşimleri iyi bağımsız bu işlemleri başlatmadan önce, deneyimli müfettişler öğrenilir.

. Uyarım dalga, darbe genişliği, frekans, genlik), 2) Diğer potansiyel tedavi beyin hedefleri (örneğin, - - nukleus akkumbenlere 1) alternatif stimülasyon parametreleri (örneğin:. Bu prosedür incelenmesi dahil olmak üzere birçok değişiklikler ve gelecekteki araştırmaların, mükellef olan Çekirdek, medial prefrontal korteks, orta beyin, habenula), 3) farklı DBS teslim desenleri (örneğin, -., günlük DBS teslimat, haftalık DBS teslimat, DBS önce en heyecan verici belki de operant oturumları, DBS edinim öncesi), ve çeşitli aralıklarla, 4) kısa süreli DBS kombinasyonları ve seçici yolların optogenetic uyarılması taklit ve davranışsal değişiklikler ³⁶ kalıcı sarf ilaç ajanlar.

Malzemeler

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