Name: a general method for evaluating deep brain stimulation effects on intravenous methamphetamine self-administration
Uploaded: 2016-01-22T13:00:00
Duration: 9 min 16 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about A General Method for Evaluating Deep Brain Stimulation Effects on Intravenous Methamphetamine Self-Administration at JoVE.com

Supported by the 2014-2015 Neurosurgery Research and Education Foundation (NREF) award and a 2014 Grant-In-Aid Award from Louisiana State University Shreveport School of Medicine (J.A.W.). We thank S. Harold and C.M. Keller for their invaluable technical assistance and teaching.

<ol>
	<li>Panenka, W. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Methamphetamine+use:+a+comprehensive+review+of+molecular,+preclinical+and+clinical+findings.">Methamphetamine use: a comprehensive review of molecular, preclinical and clinical findings.</a> Drug Alcohol Depend. 129, 167-179 (2013).</li><li>United Nations Office on Drugs and Crime. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> World Drug Report 2014. 14, (2014).</li><li>Miocinovic, S., Somayajula, S., Chitnis, S., Vitek, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=History,+applications,+and+mechanisms+of+deep+brain+stimulation.">History, applications, and mechanisms of deep brain stimulation.</a> JAMA Neurol. 70, 163-171 (2013).</li><li>Muller, U. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deep+brain+stimulation+of+the+nucleus+accumbens+for+the+treatment+of+addiction.">Deep brain stimulation of the nucleus accumbens for the treatment of addiction.</a> Ann N Y Acad Sci. 1282, 119-128 (2013).</li><li>Luigjes, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deep+brain+stimulation+in+addiction:+a+review+of+potential+brain+targets.">Deep brain stimulation in addiction: a review of potential brain targets.</a> Mol Psychiatry. 17, 572-583 (2012).</li><li>Pierce, R. C., Vassoler, F. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deep+brain+stimulation+for+the+treatment+of+addiction:+basic+and+clinical+studies+and+potential+mechanisms+of+action.">Deep brain stimulation for the treatment of addiction: basic and clinical studies and potential mechanisms of action.</a> Psychopharmacology (Berl). 229, 487-491 (2013).</li><li>Yadid, G., Gispan, I., Lax, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lateral+habenula+deep+brain+stimulation+for+personalized+treatment+of+drug+addiction.">Lateral habenula deep brain stimulation for personalized treatment of drug addiction.</a> Front Hum Neurosci. 7, 806 (2013).</li><li>Wilden, J. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reduced+ethanol+consumption+by+alcohol-preferring+(P)+rats+following+pharmacological+silencing+and+deep+brain+stimulation+of+the+nucleus+accumbens+shell.">Reduced ethanol consumption by alcohol-preferring (P) rats following pharmacological silencing and deep brain stimulation of the nucleus accumbens shell.</a> J Neurosurg. 120, 997-1005 (2014).</li><li>Guercio, L. A., Schmidt, H. D., Pierce, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deep+brain+stimulation+of+the+nucleus+accumbens+shell+attenuates+cue-induced+reinstatement+of+both+cocaine+and+sucrose+seeking+in+rats.">Deep brain stimulation of the nucleus accumbens shell attenuates cue-induced reinstatement of both cocaine and sucrose seeking in rats.</a> Behav Brain Res. 281, 125-130 (2015).</li><li>Vassoler, F. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deep+brain+stimulation+of+the+nucleus+accumbens+shell+attenuates+cocaine+priming-induced+reinstatement+of+drug+seeking+in+rats.">Deep brain stimulation of the nucleus accumbens shell attenuates cocaine priming-induced reinstatement of drug seeking in rats.</a> J Neurosci. 28, 8735-8739 (2008).</li><li>Friedman, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrical+stimulation+of+the+lateral+habenula+produces+enduring+inhibitory+effect+on+cocaine+seeking+behavior.">Electrical stimulation of the lateral habenula produces enduring inhibitory effect on cocaine seeking behavior.</a> Neuropharmacology. 59, 452-459 (2010).</li><li>Gorelick, D. A., Zangen, A., George, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transcranial+magnetic+stimulation+in+the+treatment+of+substance+addiction.">Transcranial magnetic stimulation in the treatment of substance addiction.</a> Ann N Y Acad Sci. , (2014).</li><li>Zangen, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=IS+44.+Development+and+applications+of+deep+rTMS+in+depression+and+addiction+studies.">IS 44. Development and applications of deep rTMS in depression and addiction studies.</a> Clin. Neurophysiol. 124, e53 (2013).</li><li>Alba-Ferrara, L. M., Fernandez, F., de Erausquin, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Use+of+Neuromodulation+in+the+Treatment+of+Cocaine+Dependence.">The Use of Neuromodulation in the Treatment of Cocaine Dependence.</a> Addict Disord Their Treat. 13, 1-7 (2014).</li><li>Alba-Ferrara, L., Fernandez, F., Salas, R., de Erausquin, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transcranial+Magnetic+Stimulation+and+Deep+Brain+Stimulation+in+the+treatment+of+alcohol+dependence.">Transcranial Magnetic Stimulation and Deep Brain Stimulation in the treatment of alcohol dependence.</a> Addict Disord Their Treat. 13, 159-169 (2014).</li><li>Amiaz, R., Levy, D., Vainiger, D., Grunhaus, L., Zangen, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Repeated+high-frequency+transcranial+magnetic+stimulation+over+the+dorsolateral+prefrontal+cortex+reduces+cigarette+craving+and+consumption.">Repeated high-frequency transcranial magnetic stimulation over the dorsolateral prefrontal cortex reduces cigarette craving and consumption.</a> Addiction. 104, 653-660 (2009).</li><li>Levy, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Repeated+electrical+stimulation+of+reward-related+brain+regions+affects+cocaine+but+not+'natural'+reinforcement.">Repeated electrical stimulation of reward-related brain regions affects cocaine but not 'natural' reinforcement.</a> J Neurosci. 27, 14179-14189 (2007).</li><li>McKetin, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Does+methamphetamine+use+increase+violent+behaviour?+Evidence+from+a+prospective+longitudinal+study.">Does methamphetamine use increase violent behaviour? Evidence from a prospective longitudinal study.</a> Addiction. 109, 798-806 (2014).</li><li>Ahmed, S. H., Koob, G. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transition+from+moderate+to+excessive+drug+intake:+change+in+hedonic+set+point.">Transition from moderate to excessive drug intake: change in hedonic set point.</a> Science. 282, 298-300 (1998).</li><li>Hamani, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Antidepressant-like+effects+of+medial+prefrontal+cortex+deep+brain+stimulation+in+rats.">Antidepressant-like effects of medial prefrontal cortex deep brain stimulation in rats.</a> Biol Psychiatry. 67, 117-124 (2010).</li><li>Laver, B., Diwan, M., Nobrega, J. N., Hamani, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Augmentative+therapies+do+not+potentiate+the+antidepressant-like+effects+of+deep+brain+stimulation+in+rats.">Augmentative therapies do not potentiate the antidepressant-like effects of deep brain stimulation in rats.</a> J Affect Disord. 161, 87-90 (2014).</li><li>Pascoli, V., Turiault, M., Luscher, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reversal+of+cocaine-evoked+synaptic+potentiation+resets+drug-induced+adaptive+behaviour.">Reversal of cocaine-evoked synaptic potentiation resets drug-induced adaptive behaviour.</a> Nature. 481, 71-75 (2012).</li><li>Gazit, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Programmed+deep+brain+stimulation+synchronizes+VTA+gamma+band+field+potential+and+alleviates+depressive-like+behavior+in+rats.">Programmed deep brain stimulation synchronizes VTA gamma band field potential and alleviates depressive-like behavior in rats.</a> Neuropharmacology. 91, 135-141 (2015).</li><li>Mayberg, H. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deep+brain+stimulation+for+treatment-resistant+depression.">Deep brain stimulation for treatment-resistant depression.</a> Neuron. 45, 651-660 (2005).</li><li>Heldmann, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deep+brain+stimulation+of+nucleus+accumbens+region+in+alcoholism+affects+reward+processing.">Deep brain stimulation of nucleus accumbens region in alcoholism affects reward processing.</a> PLoS One. 7, e36572 (2012).</li><li>de Hemptinne, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Exaggerated+phase-amplitude+coupling+in+the+primary+motor+cortex+in+Parkinson+disease.">Exaggerated phase-amplitude coupling in the primary motor cortex in Parkinson disease.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 110, 4780-4785 (2013).</li><li>Segal, D. S., Kuczenski, R., O'Neil, M. L., Melega, W. P., Cho, A. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Escalating+dose+methamphetamine+pretreatment+alters+the+behavioral+and+neurochemical+profiles+associated+with+exposure+to+a+high-dose+methamphetamine+binge.">Escalating dose methamphetamine pretreatment alters the behavioral and neurochemical profiles associated with exposure to a high-dose methamphetamine binge.</a> Neuropsychopharmacology. 28, 1730-1740 (2003).</li><li>Kuczenski, R., Segal, D. S., Melega, W. P., Lacan, G., McCunney, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+methamphetamine+pharmacokinetics+simulated+in+the+rat:+behavioral+and+neurochemical+effects+of+a+72-h+binge.">Human methamphetamine pharmacokinetics simulated in the rat: behavioral and neurochemical effects of a 72-h binge.</a> Neuropsychopharmacology. 34, 2430-2441 (2009).</li><li>Kamei, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Repeated+methamphetamine+treatment+impairs+recognition+memory+through+a+failure+of+novelty-induced+ERK1/2+activation+in+the+prefrontal+cortex+of+mice.">Repeated methamphetamine treatment impairs recognition memory through a failure of novelty-induced ERK1/2 activation in the prefrontal cortex of mice.</a> Biol Psychiatry. 59, 75-84 (2006).</li><li>Kitamura, O., Wee, S., Specio, S. E., Koob, G. F., Pulvirenti, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Escalation+of+methamphetamine+self-administration+in+rats:+a+dose-effect+function.">Escalation of methamphetamine self-administration in rats: a dose-effect function.</a> Psychopharmacology (Berl). 186, 48-53 (2006).</li><li>Wee, S., Specio, S. E., Koob, G. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+dose+and+session+duration+on+cocaine+self-administration+in+rats.">Effects of dose and session duration on cocaine self-administration in rats.</a> J Pharmacol Exp Ther. 320, 1134-1143 (2007).</li><li>Rogers, J. L., De Santis, S., See, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extended+methamphetamine+self-administration+enhances+reinstatement+of+drug+seeking+and+impairs+novel+object+recognition+in+rats.">Extended methamphetamine self-administration enhances reinstatement of drug seeking and impairs novel object recognition in rats.</a> Psychopharmacology (Berl). 199, 615-624 (2008).</li><li>Kufahl, P. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Attenuation+of+methamphetamine+seeking+by+the+mGluR2/3+agonist+LY379268+in+rats+with+histories+of+restricted+and+escalated+self-administration.">Attenuation of methamphetamine seeking by the mGluR2/3 agonist LY379268 in rats with histories of restricted and escalated self-administration.</a> Neuropharmacology. 66, 290-301 (2013).</li><li>Hadamitzky, M., Markou, A., Kuczenski, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extended+access+to+methamphetamine+self-administration+affects+sensorimotor+gating+in+rats.">Extended access to methamphetamine self-administration affects sensorimotor gating in rats.</a> Behav Brain Res. 217, 386-390 (2011).</li><li>Le Cozannet, R., Markou, A., Kuczenski, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extended-access,+but+not+limited-access,+methamphetamine+self-administration+induces+behavioral+and+nucleus+accumbens+dopamine+response+changes+in+rats.">Extended-access, but not limited-access, methamphetamine self-administration induces behavioral and nucleus accumbens dopamine response changes in rats.</a> Eur J Neurosci. 38, 3487-3495 (2013).</li><li>Creed, M., Pascoli, V. J., Luscher, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Addiction+therapy.+Refining+deep+brain+stimulation+to+emulate+optogenetic+treatment+of+synaptic+pathology.">Addiction therapy. Refining deep brain stimulation to emulate optogenetic treatment of synaptic pathology.</a> Science. 347, 659-664 (2015).</li></ol>

The authors have no competing financial interests with regards to this methodology.

Selv om de nøjagtige mekanismer for dyb brain stimulation ikke er fuldt karakteriseret, kan DBS effekt for både motor og psykiatriske lidelser skyldes en dynamisk samspil mellem den elektriske terapi og funktion af forskellige subcortical og kortikal hjerneregioner over tid 6,22-26. Mens ikke-betingede metoder metamfetamin levering til gnavere er godt beskrevet 27,28, disse metoder er mest hensigtsmæssigt for diskrete undersøgelser af narkotika farmakokinetik og neurokemiske effekter 27-29. Operant IV narkotika selvadministration, ved at indarbejde et element af motivation for narkotika, er velegnet til studiet af, hvordan elektriske behandlingsformer som DBS interagere med patologiske adfærd over tid. Procedurerne vi beskriver undersøge virkningerne af DBS i ét miljø betingede metamfetaminbrug i et andet miljø. Der er tre vigtige skridt i vores IV metamfetamin selv-Administration paradigme: 1) Induktion af hurtig anskaffelse og optrapningen af ​​narkotika indtag under lange adgang sessioner, 2) Vedligeholdelse af en stabil, høj indtagelse af lægemidlet under de efterfølgende kort adgang sessioner og 3) Udvikling af en front loading mønster af doping. Dette paradigme kan udføres i en 2 til 3 uger tidsramme med 10 - 12 rotter pr forsøg, som både omkostningseffektiv og velegnet til at teste virkningerne af DBS givet potentielt begrænsede levetid hoved hætter hos gnavere under anvendelse af psyko-stimulanser. Denne procedure, ligesom andre paradigmer, der omfatter en periode med lang adgang 19,30,31 rimelighed simulerer nogle aspekter af stofbrugslidelser; det viser både optrapning af brug og høj motivation for at opnå lægemiddel med tidlig session &quot;drug-loading&quot;, som er vigtige aspekter af den menneskelige afhængighed versus rekreativ brug 19,30. Gnavere, der har lang adgang eksponering til IV metamfetamin demonstrere også kognitive mangler 32, Distinkte reaktioner på farmakologisk behandling 33, farmakokinetik 34 og neurokemiske ændringer 35, der er mere ligner mennesker, der lider af kronisk metamfetamin brug uorden end gnavere med kun kort adgang eksponering. Ligeledes er der tre vigtige skridt i vores deep brain stimulation procedure: 1) Tilvænning til DBS miljø, herunder hovedet tøjr forbindelse for en eller to &quot;mock&quot; sessioner, 2) Daily, intermitterende afgivelse af aktiv stimulering ved hjælp af et kommercielt system, og 3) DBS frakobling og efterfølgende transport til indstillingen lægemidlet. Dette paradigme er designet til at efterligne processen med ikke-invasive behandlinger som TMS snarere end den traditionelle kontinuerlige DBS. Fuldt implanteret, vil programmerbare DBS systemer som dem, der anvendes til fælles bevægelsesforstyrrelser 3 være marginalt muligt for patienter, der lider af psyko-stimulerende afhængighed af flere førnævnte grunde. Intermittent elektriske behandlingsstrategier, der ikke involverer høj risiko kirurgi og efterbehandling, ligesom TMS, kan bedre tilpasset denne patientgruppe. De metoder, vi har beskrevet vil give efterforskerne at udvikle og forfine behandlingsstrategier, der kan ændre narkotikarelateret adfærd, mens der leveres uden af ​​lægemidlet miljø i et begrænset tidsramme. Der er akkumulerende beviser for, at forbigående intrakraniel elektrisk stimulering, der er mønstret efter specifikke neurofysiologiske underskud 23 eller kombineret med systemisk farmakoterapi 36 øve langvarige positive virkninger på psykiatriske og narkotikarelaterede adfærd i flere uger efter behandlingen er ophørt. Behovet for indledende fremragende kirurgisk teknik og for løbende pleje af flere kirurgiske steder under intens narkotika-brug er de vigtigste begrænsninger i denne metode. Hvis enten IV kateter eller DBS elektroder blive ikke-operationel og / eller inficeret, rotten skalafslutte undersøgelsen. Jugular kateter og intrakraniel elektrode placeringer under streng steril teknik er bedst lært af erfarne efterforskere inden påbegyndelse af disse procedurer selvstændigt. Denne procedure er modtagelig for adskillige modifikationer og fremtidige undersøgelser, herunder en undersøgelse af:. 1) alternative stimulering parametre (f.eks, - stimulering bølgeform, pulsbredde, frekvens, amplitude), 2) andre potentielle terapeutiske hjerne mål (f.eks - nucleus accumbens. kerne, mediale præfrontale cortex, midthjernen, habenula), 3) forskellige DBS levering mønstre (f.eks -. daglig DBS levering, ugentlig DBS levering, DBS på forskellige intervaller før operant sessioner, DBS før overtagelsen), og, måske mest spændende, 4) kombinationer af kortvarige DBS og farmaceutiske midler, der efterligner optogenetic stimulering af selektive veje og udøver varige adfærdsmæssige ændringer 36.

Metamfetamin er et psykostimulerende, der producerer en intens og langvarig eufori på grund af en akut stigning i synaptiske monoaminer, især dopamin. Metamfetamin afhængighed er en epidemi sundhedsproblem med en anslået 25 til 34 millioner brugere globalt og ingen dokumenteret behandling 1,2. Der er et stort behov for at udvikle nye terapeutiske strategier for metamfetamin afhængighed. Deep brain stimulation (DBS) er en neurokirurgisk procedure, der bruger en hjerne &quot;pacemaker&quot; at normalisere forstyrrende neuronfyring mønstre, der opstår i visse sygdomme, herunder Parkinsons sygdom, dystoni og essentiel tremor 3. Nylige menneskelige tilfælde rapporter tyder på, at DBS også kan være en effektiv behandling for alkohol- og narkotikamisbrug, men prækliniske beviser vedrørende psykostimulerende (f.eks., Kokain, metamfetamin) er begrænset 4-8. Kontinuerlig deep brain stimulation, som det er Currently praktiseres, kræver ekstraordinære samarbejde fra patienten og hans / hendes familie. Omhyggelig sårpleje og personlig hygiejne er forpligtet til at beskytte den underliggende pacemaker hardware, som er modtagelige for infektion, selv hos patienter, som ikke bruger intravenøse lægemidler med deraf følgende bakteriæmi. Regelmæssig opfølgning af DBS-enheden er også nødvendigt i betragtning af den open loop design af systemet; erfarne læger ændre indstillingerne for moderne DBS at mindske mål symptomer under rutinemæssige klinik udnævnelser 3. Denne behandling paradigme vil være begrænset i kokain og metamfetamin brugere på grund af deres udfordrende psykosociale situationer. Adskillige gnavere undersøgelser har efterlignet denne upraktisk paradigme ved at undersøge DBS virkninger, når behandlingen er leveret kontinuerligt under kokain selvstændige administrative procedurer i lægemiddel-anvendelse miljø 9-11. Ikke-invasiv diskontinuerte teknikker, som kræver ikke iboende hardware, ligesom transkranielmagnetisk stimulation (TMS), kan være en bedre løsning til behandling af stofbrugslidelser 12. TMS leveres ikke-invasivt at bruge en ekstern headcoil at generere elektriske felter i en bestemt hjerne mål under daglige, intermitterende behandlinger. Den nylige fremkomst af H spole eller &quot;dyb&quot; TMS giver dybere hjernens strukturer, der skal stimuleres, foruden kortikale steder, udvider dets potentielle anvendelse 13,14. Begge behandlingsformer leveres diskontinuerligt under en række sessioner i et andet miljø end brugen primære stof og har vist lovende i både menneskelige og gnavere forsøg for narkotikamisbrug 13,15-17. Vinduet til behandling metamfetamin afhængige patienter vil sandsynligvis være i perioder med ædruelighed såsom retten-mandat rehabilitering, ikke under street binges når de kan opleve voldelig eller uregelmæssig adfærd 18. Som sådan er formålet med denne artikel at beskrive levering af elektrisk stimulation, der er tidsmæssigtog rumligt adskilt fra den lægemiddel-anvendelse miljø, som i højere grad nærmer sig, hvad der er muligt i mennesker, til behandling af IV metamfetamin afhængighed.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Rodent operant chambers</td>
			<td>Med Associates, Inc</td>
			<td>ENV-008CT</td>
			<td>Med Associates Inc. PO Box 319 St. Albans, Vermont 05478 USA Phone: (802) 527-2343</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Kopf Small Animal Stereotaxic Instrument with Digital Display Console</td>
			<td>Kopf Instruments</td>
			<td>Model 940</td>
			<td>Kopf Phone: 1-877-352-3275 Fax: 1-818-352-3275 Email: sales@kopfinstruments.net</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Z-Series 3-DSP Bioamp Processor</td>
			<td>Tucker Davis Technologies</td>
			<td>RZ5D</td>
			<td>Tucker-Davis Technologies&#160;11930 Research Circle Alachua, FL 32615&#160;USA Ph: 386-462-9622&#160;www.tdt.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Z-Series 32-Channel Stimulator</td>
			<td>Tucker Davis Technologies</td>
			<td>IZ2-32</td>
			<td>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</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>48 Volt LI-ION Battery Pack for IZ2 Stimulator</td>
			<td>Tucker Davis Technologies</td>
			<td>LZ48-200</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>32-Channel Splitter Box for PZ5</td>
			<td>Tucker Davis Technologies</td>
			<td>S-BOX_PZ5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>OpenEx Ext Software Package for Multi-Channel Neural Recording</td>
			<td>Tucker Davis Technologies</td>
			<td>OpenEx</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Platinum-iridium stimulating electrodes</td>
			<td>Plastics One Inc</td>
			<td>MS303/8-B/SPC ELECT PT 2C TW .005&#34;</td>
			<td>Plastics One Inc P.O.Box 21465, S.W. Roanoke, VA 24018, PH 540-772-7950</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2-channel cables between stimulator and commutator</td>
			<td>Plastics One Inc</td>
			<td>305-441/2 W/ Spring</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2-channel cables between commutator and electrode pedestal</td>
			<td>Plastics One Inc</td>
			<td>305-305 W/ Spring</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>4-channel commutators</td>
			<td>Plastics One Inc</td>
			<td>SL2+2C and SL2+SC/SB</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a general method for evaluating deep brain stimulation effects on intravenous methamphetamine self-administration

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.

Efter placering af en IV jugularis kateter og intrakranielle DBS elektroder, kan gnavere med held trænet til selv at administrere IV metamfetamin efter en kort hvileperiode. Figur 3 viser, at rotter vil erhverve og eskalere metamfetamin selvadministration efter 2 dages udvidet adgang til lægemiddel med et gennemsnit på 168 ± 12 infusioner per session ved dag 4. Rotter derefter flyttet til en daglig 2-timers tidsplan for operant træning af to grunde: 1) for at forhindre metamfetamin toksicitet og alvorlige adfærdsmæssige ændringer med vedvarende, langvarig adgang og 2) at etablere en forholdsvis stabil hastighed reagere der kan manipuleres med forskellige terapeutiske indgreb. Figur 4 viser, at det gennemsnitlige antal samlede infusioner pr korte adgang session end den anden uge er 75 ± 8 og generelt varierer med mindre end 10% dag-til-dag. Figur 5 viser, at rotter develop en øget motivation til at tage medicin som det fremgår af fremkomsten af ​​en &quot;front-loading&quot; mønster af indtagelse ved dag 6 i uddannelse i forhold til dag 1. Når dette udvikler sig, er effekten stort set opretholdes over efterfølgende sessioner (data ikke vist) . Figur 6 viser, at den bilaterale DBS leveres i ikke-medicinsk miljø resulterede i et markant fald i operant IV methamfetamin selvadministration på tre af fem dage sammenlignet med sham stimuleret gruppe. Den nucleus accumbens skallen var målrettet givet sin kendte involvering i lægemiddel-consummatory adfærd 8 ved hjælp af følgende stereotaktisk koordinater i forhold til bregma (AP + 1,6, DV - 8,5, ML ± 2,4). Stimulation parametre og varighed var løst baseret på tidligere offentliggjorte erfaringer med DBS til behandling af psykiatriske sygdomme 8,20,21, men kan justeres afhængigt af forsøgslederen behov. Fejlsøjler er moderate og ikke alle dage reaCH betydning angiver række reaktioner, der kan ses i adfærdsmæssige vurderinger trods en klar behandlingseffekt. Forøgelse af antallet af rotter per eksperiment kan hjælpe med at kompensere for denne naturlige variation. 11 dyr blev indledningsvis anvendt til dette eksperiment. Et dyr blev aflivet for dårlig fodring postoperativt blev en dyr udelukket på grund af anfald, og en dyr blev udelukket på grund af DBS elektrode fejlfunktion forlader os med i alt 8 dyr (N = 4 Sham, N = 4 aktiv DBS). Generelt starter med omkring 10-12 rotter til hvert forsøg vil give mulighed for en vellykket afslutning. <img alt="Figur 1" src="/files/ftp_upload/53266/53266fig1.jpg" /> Figur 1. Visuel Programming Language. Investigator bruger en visuel programmeringssprog, som det viste eksempel, til at designe et program, der kan levere brain stimulation til flere animals samtidigt på brugerindtastede parametre. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53266/53266fig1large.jpg" target="_blank">Klik her for at se en større version af dette tal.</a> <img alt="Figur 2" src="/files/ftp_upload/53266/53266fig2.jpg" /> Figur 2. Visuel kontrolpanelet. Forud for starten af forsøget, investigator angiver den ønskede frekvens, impulsbredde og amplitude på venstre side af en visuel kontrol panel. Her stimulering parametre er: strømstyrke 200 uA; impulsbredde 61 msek; pulsfrekvens 130 Hz. Når stimulering er initieret, bølgeform for den aktive aktuelle levering vises til højre. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53266/53266fig2large.jpg" target="_blank">Klik her for at se en større version af dette tal.</a> Figur 3. Erhvervelse af IV Metamfetamin selvadministration. Samlet operant reagere (360 min) blev analyseret ved hjælp af en gentagen-foranstaltninger ANOVA med den daglige session defineret som gentagne foranstaltning. Alle analyser, der var p &lt;0,05 blev betragtet som signifikant. Data er gennemsnit ± standardfejl. Total metamfetamin infusioner i løbet af de daglige 6-timers operant sessioner i løbet af de første fire dage af operant træning. + P &lt;0,05 sammenlignet med sessioner 1 og 2. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53266/53266fig3large.jpg" target="_blank">Klik her for at se en større version af dette tal.</a> <img alt="Figur 4" src="/files/ftp_upload/53266/53266fig4.jpg" /> Figur 4.Vedligeholdelse af IV Metamfetamin selvadministration. Samlet operant reagere (120 min) blev analyseret ved hjælp af en gentagen-foranstaltninger ANOVA med den daglige session defineret som gentagne foranstaltning. Alle analyser, der var p &lt;0,05 blev betragtet som signifikant. Data er gennemsnit ± standardfejl. Total metamfetamin infusioner i løbet af de daglige 2-timers operant sessioner over den anden uge af operant træning, demonstrerer stabil men intens doping adfærd. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53266/53266fig4large.jpg" target="_blank">Klik her for at se en større version af dette tal.</a> <img alt="Figur 5" src="/files/ftp_upload/53266/53266fig5.jpg" /> Figur 5. Udvikling af Motivation til at tage Drug. Operant besvarer spørgsmålene i grønbogen blev i alt hver 15 min for den første time og data blev analyseret ved hjælp af en gentagen migasures ANOVA med hver 15-min kvadrant defineret som den gentagne foranstaltning. Alle analyser, der var p &lt;0,05 blev betragtet som signifikant. Data er gennemsnit ± standardfejl. En &quot;front-loading&quot; mønster ikke er til stede på dag 1 af operant træning, men udvikler sig ved den anden uge, hvilket indikerer en stærk motivation til at tage narkotika. + P &lt;0,05 sammenlignet med 30, 45, og 60 minutter, ++ P &lt;0,05 sammenlignet med 45 og 60 minutter, +++ P &lt;0,05 sammenlignet med 60 min. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53266/53266fig5large.jpg" target="_blank">Klik her for at se en større version af dette tal.</a> <img alt="Figur 6" src="/files/ftp_upload/53266/53266fig6.jpg" /> Figur 6. DBS Virkninger på IV Metamfetamin selvadministration. Samlet operant reagerer i den første time (60 min) blev analyseret ved hjælp af en blandet ANOVA med en betweda emnet variabel for behandling (DBS vs Sham), og en gentagen måling af daglig session. Alle analyser, der var p &lt;0,05 blev betragtet som signifikant. Data er gennemsnit ± standardfejl. Bilateral præ-operant deep brain stimulation væsentligt reduceret antallet af metamfetamin infusioner over de første 60 min af operant reagerer på behandling dage 3, 4 og 7. + P &lt;0,05 sammenlignet med sham-gruppen og baseline reagere. Reaktion vendte tilbage til baseline niveauer efter daglig behandling sluttede. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53266/53266fig6large.jpg" target="_blank">Klik her for at se en større version af dette tal.</a>

Watch this Scientific Journal Video about A General Method for Evaluating Deep Brain Stimulation Effects on Intravenous Methamphetamine Self-Administration at JoVE.com

A General Method for Evaluating Deep Brain Stimulation Effects on Intravenous Methamphetamine Self-Administration

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.

En generel metode til evaluering Deep Brain Stimulation Virkninger på intravenøs Metamfetamin selvadministration

Substance use disorders, particularly to methamphetamine, are devastating, relapsing diseases that disproportionally affect young people.  There is a need ...

Research

JoVE Journal

Behavior

A Novel Procedure for Evaluating the Reinforcing Properties of Tastants in Laboratory Rats: Operant Intraoral Self-administration

A Novel Procedure for evaluering af forstærkende egenskaber af Tastants i laboratorierotter: Operant Intraoral Self-administration

This paper describes a novel method for studying the bio-behavioral basis of addiction to food. This method combines the surgical component of taste ...

Transcranial Magnetic Stimulation for Investigating Causal Brain-behavioral Relationships and their Time Course

Transcranial magnetisk stimulation til Undersøgelse Causal Brain-adfærdsmæssige relationer og deres Time Course

Transcranial magnetic stimulation (TMS) is a safe, non-invasive brain stimulation technique that uses a strong electromagnet in order to temporarily ...

Combined Shuttle-Box Training with Electrophysiological Cortex Recording and Stimulation as a Tool to Study Perception and Learning

Kombineret Shuttle-Box Træning med Elektrofysiologisk Cortex Optagelse og Stimulation som værktøj til at studere Perception og læring

Shuttle-box avoidance learning is a well-established method in behavioral neuroscience and experimental setups were traditionally custom-made; the ...

Vagus Nerve Stimulation as a Tool to Induce Plasticity in Pathways Relevant for Extinction Learning

Vagus nerve stimulation som et redskab til at fremkalde Plasticitet i Pathways Relevant for Extinction Læring

Extinction describes the process of attenuating behavioral responses to neutral stimuli when they no longer provide the reinforcement that has been ...

A Method for Evaluating the Reinforcing Properties of Ethanol in Rats without Water Deprivation, Saccharin Fading or Extended Access Training

En metode til evaluering af forstærkende egenskaber af ethanol i rotter uden vand afsavn, Saccharin Fading eller udvidet adgang Uddannelse

Operant oral self-administration methods are commonly used to study the reinforcing properties of ethanol in animals. However, the standard methods ...

A Novel Approach to Assess Motor Outcome of Deep Brain Stimulation Effects in the Hemiparkinsonian Rat: Staircase and Cylinder Test

En ny tilgang til Vurdere Motor Resultat af Deep Brain Stimulation Effekter i Hemiparkinsonian Rat: Staircase og Cylinder Test

Deep brain stimulation of the subthalamic nucleus is an effective treatment option for Parkinson&#39;s disease. In our lab we established a protocol to ...

Visualization Method for Proprioceptive Drift on a 2D Plane Using Support Vector Machine

Visualisering Metode til proprioceptive Drift på en 2D Plane Brug Support Vector Machine

Proprioceptive drift, which is a perceptual shift in body-part position from the unseen real body to a visible body-like image, has been measured as the ...

How to Use the H1 Deep Transcranial Magnetic Stimulation Coil for Conditions Other than Depression

Sådan bruges H1 Deep Transcranial magnetisk stimulation Coil for betingelser Andre end depression

Deep transcranial magnetic stimulation (dTMS) is a relatively new technique that uses different coils for the treatment of different neuropathologies. The ...

A Within-subjects Experimental Protocol to Assess the Effects of Social Input on Infant EEG

En Inden-fag Eksperimentel protokol til vurdere virkningerne af Social Input på Infant EEG

Despite the importance of social interactions for infant brain development, little research has assessed functional neural activation while infants ...