Bu çalışma, Progresif Oranlı Bilgisayar Destekli Alkol İnfüzyon Sistemi (CAIS) paradigmasının insanlarda alkolün kendi kendine yönetimi ile ilişkili motive edici özellikleri incelemek için kullanılabilecek güvenilir ve hassas bir yöntem olduğunu göstermeyi amaçlamaktadır.
Progresif Oran (PR) kendi kendini yönetme paradigması, özlem, ödül veya olumsuz etkinin hafifletilmesine atfedilen bir ilacın motivasyonunu incelemek için kullanılan yaygın bir klinik öncesi yöntemdir. Bilgisayar Destekli Alkol İnfüzyon Sistemi (CAIS), insanlarda intravenöz alkol kendi kendine yönetim davranışını mümkün kılar. Bu sistem, araştırmacıya her bir artımlı nefesten alkol konsantrasyonu (BrAC) ödülünün yörüngesi ve bir oturumda izin verilen maksimum BrAC üzerinde kontrol sağlar. Bu paradigma, katılımcıların araştırmacı tarafından belirtilen bir dizi düğmeye basarak bu alkol ödüllerini kazanmalarını sağlar. Sistem, her katılımcıda aynı artımlı BrAC maruziyetini elde etmek için fizyolojik tabanlı farmakokinetik model tabanlı bir algoritma kullanır. Katılımcılar (n = 11) test-tekrar test güvenilirliğini incelemek için iki özdeş oturuma katıldılar ve ek bir grup (n = 73) tek bir oturumu tamamladı. Oturumlar 25 dakikalık bir hazırlama aşamasıyla başladı: katılımcılara ödül başına artan sayıda bir düğmeye basmaları ve dört standartlaştırılmış artımlı BrAC yörüngesi biriktirmeleri talimatı verildi. İkinci aşama, 125 dakika süren bir ad-lib, PR paradigmasından oluşuyordu. Her ödül artan sayıda düğmeye basmayı gerektiriyordu. Kendi kendine yönetim önlemleri şunları içeriyordu: ortalama ve en yüksek BrAC, kazanılan toplam ödüller, toplam vücut suyu birimi başına tüketilen toplam etanol gramı, toplam düğmeye basma sayısı ve ortalama düğmeye basma oranı. Öz yönetim önlemleri, hem oturumlar arasında hem de oturumlar içinde yüksek oranda korelasyon göstererek, test-tekrar test güvenilirliğini ve iç tutarlılığı göstermiştir. Yakın içme tarihi, kendi kendini yönetme önlemleriyle güçlü bir şekilde ilişkiliydi; Daha ağır içiciler daha fazla alkol kendi kendini yönetmeyi seçtiler. Bu sonuçlar, alkolün motivasyonel özelliklerini değerlendirmek için bu progresif oranlı intravenöz alkol kendi kendine uygulama yönteminin güvenilirliğini ve duyarlılığını, alkol tüketimini azalttığı düşünülen yeni ilaçların etkinliğinin daha iyi test edilme potansiyeli ile göstermektedir. Bu yöntem, insanlarda alkolün kendi kendine yönetiminin genetik ve çevresel belirleyicilerini anlamak için kullanılabilir.
İlaçların bağımlılık yapıcı özellikleri, kendi kendine yönetim paradigmaları kullanılarak değerlendirilebilir. Öz yönetim paradigmaları, hayvan modellerinde alkol bağımlılığının gelişimini incelemek için kullanılmıştır 1,2,3 ve ayrıca bireylerde içmeyi azaltarak alkol bağımlılığını tedavi etmek için kullanılan ilaçların etkinliği 4,5,6. Alkolün motivasyonel özelliklerini değerlendirmek için, intravenöz alkol kullanılarak ilerleyici bir oran (PR) program paradigması geliştirilmiştir. PR programları, bir sonraki ödülü elde etmek için önceden tanımlanmış, artan miktarda çalışma gerektirir. Bir ödül elde etmek için tamamlanan son çalışma seviyesi (kazanılan toplam ödüller) kırılma noktası (BP) olarak adlandırılır. Bu nedenle, BP bu güçlendirici için motivasyonun bir ölçüsüdür.
Klinik öncesi araştırmalar, sigma reseptörleri7,8, glukokortikoid reseptörü9, genetik belirleyiciler10 gibi etanol için çalışma motivasyonunda yer alan çeşitli faktörleri değerlendirmek için PR program paradigmasını kullanmıştır. İnsan çalışmaları, eroin ve kokain gibi diğer kötüye kullanım ilaçlarını incelemek için kullanılmasına rağmen, alkol arama motivasyonunu karakterize etmek için PR paradigmasını kullanmalarında daha az kapsamlı olmuştur12,13.
Bir PR programı kullanan insan alkol çalışmaları, çoğunlukla oral alkol kendi kendine yönetim yöntemlerini kullanmış, naltrekson14’ün etkisini ve dopamin15 ve nikotin16’nın alkolün kendi kendine uygulanmasındaki rolünü incelemiştir. Bu çalışmalarda, alkol tipik olarak çeşitli araçlarda çeşitli konsantrasyonlarda bir alkol karışımının yutulmasıyla uygulanır ve genellikle bir ‘laboratuvar çubuğu ortamında’ gerçekleştirilir. İçecek başına sabit miktarda alkol içeren “standartlaştırılmış içecekler” veya içecek başına vücut ağırlığına göre ayarlanmış alkol miktarları 4,5,6,17,18 sunarlar ve genellikle maksimum maruz kalmayı ayarlarlar. Yutulması PR paradigmaları, dozlama ile ilgili çeşitli zorluklarla karşılaşmaktadır. Emilimdeki önemli değişkenlik ve alkolün katılımcılar arasında dağılımı ve metabolizmasındaki daha az miktar, her ödülün tüketimini takiben artan BrAC yörüngesinin kontrol edilemeyeceği veya standartlaştırılamayacağı anlamına gelir. Sağlanan alkol miktarı, en hızlı emicinin kümülatif BrAC’sinin güvenli sınırları aşmaması için sınırlandırılmalıdır19. Alkol arama motivasyonu, katılımcıların kullanılan içecek özellikleriyle ilgili beklentilerinde ve deneyimlerinde de farklılıklara tabidir.
Alternatif bir yaklaşım, alkolün intravenöz (IV) uygulanmasını içerir. Burada açıklanan intravenöz alkol kendi kendine yönetim sistemi yöntemi, belirli bir BrAC üretmek için gereken kesin infüzyon oranlarını sürekli olarak hesaplamak için fizyolojik temelli bir farmakokinetik (PBPK) modeli kullanır. PBPK modelinin parametreleri, bilinen yaş, cinsiyet, boy ve kilo değerlerine göre bireyselleştirilir. Alkolün farmakokinetiğindeki bireysel farklılıkların telafisi ve emilimdeki değişkenlikten kaçınılması, dozlanması yoluyla ikincil olarak alkole artan maruziyetin doğrudan kontrolünü sağlar. Bu gerçek zamanlı ayarlama, deneyciye bir kişinin artımlı BrAC’sinin zaman seyri üzerinde istenen herhangi bir maruz kalma oranına, seviyesine ve süresine20,21 oranında kontrol sağlar. Artımlı maruziyetler her katılımcı için aynıdır ve genel yörüngedeki varyasyonun farmakokinetik varyasyonlardan ziyade katılımcının motivasyonundaki varyasyonu yansıttığı bir paradigma ortaya çıkar. Bu intravenöz alkol kendi kendine yönetim sistemi, BrAC’nin gelecekteki zaman seyrini gerçek zamanlı olarak hesapladığından, önceden belirlenmiş bir güvenlik sınırını aşacak bir ödülün başlatılmasıengellenebilir 22. Böylece, her katılımcı deneyde tasarlanan tüm maruz kalma aralığına güvenli bir şekilde erişebilir. IV uygulamasında, katılımcının alkolün etkisi dışında içmenin sonucuyla ilgili beklentileri temel alacak hiçbir deneyimi yoktur.
Serbest erişim paradigması kullanan önceki intravenöz alkol kendi kendine yönetim çalışmaları, kendi kendine yönetim davranışında bireyler arasında yüksek değişkenlikgöstermiştir 23 ve sağlıklı bağımlı olmayan içicilerde tekrarlanan oturumlarda yüksek test-tekrar test güvenilirliği24. İntravenöz alkol kendi kendine uygulama, gerekli çalışma şekli olarak dikkat çekici bir görev kullanan bir pilot çalışmada kullanılmıştır. Çalışma, paradigmanın alkol arama motivasyonunda genotip ve lorazepam tedavisi arasındaki etkileşimi tespit etmede etkili olduğu sonucuna varmıştır25. Sonraki çalışmalar, yoksunluğa yanıt olarak cinsiyet farklılıklarını tanımladı26. Bu modelin, klinik öncesi “isteme” davranışları için insan çevirisine paralel bir model olduğu gösterilmiştir27. Bu sistemi kullanan bir başka çalışma, daha fazla olumsuz aciliyet puanı sergileyen olumsuz bir ruh hali durumunda indüklenenlerin daha yüksek bir kırılma noktasına ve cinsiyete özgü etkileri olan daha yüksek kümülatif çalışmaya sahip olduklarını göstermiştir28,29.
Mevcut çalışmada, BrAC ödülleri, dirsek30’un ön kübital fossasındaki bir damardan% 6’lık bir V / V etanol çözeltisi infüze edilerek verildi. İş, BrAC’de artımlı bir artış elde etmek için gereken düğmeye basma sayısı ile tanımlandı. Sonraki her ödül için düğmeye basma sayısı arttı. Katılımcının 10. ödülü için çalıştığı sırada, düğmeye 1.600 kez, 15. ödül için ise neredeyse 10.000 kez basması gerekiyordu. Her ödül, mevcut BrAC’ye göre 7.5 mg / dL’lik bir artıştan oluşuyordu, 2.5 dakika boyunca dakikada 3.0 mg / dL oranında yükseliyor, ardından bir sonraki ödül başlatılana kadar dakikada -1.0 mg / dL oranında azalıyordu. İlk 25 dakika, 2,5 dakika arayla dört astarlama maruziyetinden oluşuyordu, yani ilk 10 dakika içinde dört astarlama maruziyetinin hepsini aldı ve 30 mg / dL’ye yakın bir pik BrAC ile sonuçlandı. Bu prosedür, katılımcının bir alkol ödülü yaşamasına ve düğmeyi kullanarak pratik yapmasına izin verdi. Daha sonra katılımcı 15 dakika dinlendi. Bu 25 dakikalık astarlama aralığını takiben, 2 saat süren bir ad-lib PR periyodu başladı. Kendi kendine yönetim önlemleri şunları içeriyordu: ortalama ve en yüksek BrAC, kazanılan toplam ödüller, toplam vücut suyu birimi başına tüketilen toplam EtOH gramı, toplam düğmeye basma sayısı ve ortalama düğmeye basma oranı.
Bugüne kadar, insanlarda alkol içeren PR programları hakkında az sayıda çalışma yapılmış ve IV alkol kullanan daha az sayıda çalışma yapılmıştır. Bu nedenle, çalışma, insanların cevap vereceği bilgisayar destekli bir özyönetim sistemi kullanarak bir PR programına sahip bir model geliştirmeyi amaçlamıştır. İkinci amaç, bağımlı olmayan sağlıklı katılımcılarda alkolün kendi kendine yönetim davranışı ve tepkisinden kaynaklanan BrAC maruziyeti gibi PR alkol ölçümlerinin test-tekrar test güvenilirliğini değerlendirmektir. Üçüncü amaç, yakın içme öyküsünün ve cinsiyetin bu alkol öz yönetim davranışı üzerindeki etkisini incelemekti. Artımlı BrAC maruziyeti katılımcılar arasında aynı olduğundan, bu faktörlerin etkisi ve alkole bireysel tepkiler değerlendirilebilir. Diğer ilgi çekici faktörler kişilik ve beklenti ölçütleriydi.
Bireyin PR programına verdiği yanıtın tekrarlanabilirliğini ve çeşitli belirleyicilere (yakın içme öyküsü gibi) duyarlılığını göstererek, bu paradigma, ilaçların alkol kullanım bozukluğu için motivasyon üzerindeki etkinliğini ve genetiğin alkol kullanım bozukluğundaki rolünü değerlendirmek için nitelendirilebilir. Bu laboratuvar yaklaşımı, alkolün kendi kendini yönetme davranışının ve alkol tüketme motivasyonunun hem genetik hem de çevresel belirleyicilerinin anlaşılmasını geliştirecektir.
Bu protokol, ilerleyici oranlı bir intravenöz alkol kendi kendine uygulama prosedürünün insanlarda alkol tüketimi için motivasyonu başarıyla ölçtüğüne dair kanıt sağlar. Metodoloji, orijinal klinik öncesi progresif oran modelini insanlara genişletir37. Test-tekrar test sonuçları, bu paradigmanın tekrarlanan ziyaretlerde alkol arama motivasyonunu test etmek için güvenilir bir protokol sağladığını göstermektedir. Bu protokol aynı zamanda bir seans sırasında alkol tüketim davranışındaki değişkenliğe, alkol beklentileri gibi alkol motivasyonunu etkileme potansiyeline sahip olabilecek önlemlere ve yakın içme geçmişindeki farklılıkları ilişkilendirmeye ve alkole karşı oturum içi öznel tepkileri yansıtabilecek önlemlere karşı hassastır. Bu prosedürün etkinliğine yönelik destek, daha fazla alkolarzusu 27,28,29,38 ve daha fazla alkol tüketimi açısından daha fazla öznel yanıt gösteren başka yerlerde de yayınlanmıştır 39.
İntravenöz alkol uygulaması, infüzyon hızının bireyselleştirilmiş PBPK tabanlı hesaplamaları ile birleştiğinden, oral alkol yöntemleri (3-4 kat fark gösterebilen) üzerinde önemli bir iyileşme elde edilir19. CAIS, gastrointestinal emilimi atlayarak alkolün dağılımı ve eliminasyonundaki bu bireyler arası farklılıkları önemli ölçüde azaltır. Yukarıda belirtilen PBPK modeli tabanlı algoritma20’yi kullanarak, sistem daha sonra BrAC’nin artımlı yörüngesini reçete eder ve bu da araştırmacı tarafından22,23,27 özel protokolleri için ayarlanabilir.
Bu protokol, katılımcı grubunda çalışılan özelliklere uyacak şekilde değiştirilmesi kolay olan ve ilgi sorusunu yansıtacak şekilde ayarlanabilen alkol tüketimi için bir platform sağlar. Örneğin, bir astarlama fazının dahil edilmesi bu çalışmaya özgüydü; diğer seçenekler astarlama fazını kaldırmak veya belirli bir hedef seviye veya pozlama sağlamaktır. Bu tür değişiklikler, ödül özelliklerinde yapılan ayarlamaları, bir ödül elde etmek için gereken işi, alkol dağıtımının zamanlamasını, çalışmanın uzunluğunu, güvenlik kesintisini ve alternatif bir ödül, genellikle plasebo (örneğin, salin) dahil etme yeteneğini içerir.
Alkol alımını kullanan deneylerde, güvenlik endişelerine dikkat, bir çalışma boyunca katılımcının teslimat için kullanabileceği alkol miktarını sınırlar; Ortaya çıkan tepe BrAC tipik olarak bir katılımcının laboratuvar dışında tüketeceğinden çok daha düşüktür. BrAC’nin gelecekteki yörüngesinin bireyselleştirilmiş, gerçek zamanlı PBPK modellemesi ile birlikte intravenöz infüzyon kullanarak, sistem maruziyeti kontrol eder. Bir güvenlik sınırı belirlenebilir ve tüm katılımcılar seçtikleri takdirde aşırı içmeye özgü pik BrAC’lere erişebilirler. Şu anda önerilen güvenlik sınırları, orta derecede içicilerde 120 mg / dL, ağır içicilerde 150 mg / dL ve bağımlı içicilerde 180 mg / dL’dir. Serbest erişim paradigmasında, bazı içiciler hala bu sınırlara ulaşacak ve koruyacaktır. PR paradigmasında, en yüksek BrAC maruziyeti, seçilen artımlı ödül maruziyeti göz önüne alındığında, iş seti gereksinimlerinin sırası belirlenerek sınırlandırılabilir. Progresif oranlı bir yöntem kullanarak, alkol arzusunu ölçmek için kullanılan sonuç, bu arzuyu tatmin eden alkole maruz kalmak için üretilen iş miktarıdır. Ek olarak, yanlış düğmeye basma ölçüsü bir sınırlama olabilir. Diğer faktörler, yorgunluk, kullanılan düğmenin türü (düğmemize karşı fare tıklaması) veya alkol zehirlenmesi gibi yanlış düğmeye basma sayısını etkileyebilir. Plawecki ve ark. tarafından uygulanan bu yaklaşımın varyasyonları, Sürekli Dikkat Görevi (CAT) 25,26 adı verilen değiştirilmiş bir PR görevi kullanılarak bu sınırlamanın üstesinden gelmek için kullanılmıştır.
En önemli sınırlama, doğal bir ortamın olmamasıdır, çünkü bu prosedür tipik olarak bir hastane veya laboratuvar ortamında yapılır ve katılımcının deneyiminin dışında bir alkol uygulama yöntemi kullanır. Daha da iyisi, alkol tüketimi için çevresel ipuçlarını ortadan kaldırarak, bu kısıtlamalar deneycilere bu unsurları deneye geri getirme esnekliği sağlar. Örneğin, bilgisayar ekranı bir bar ayarı içerecek şekilde biçimlendirilebilir, deneyin yapıldığı oda daha çok bir bar gibi görünecek şekilde değiştirilebilir, alkolün koku alma ipuçları veya alkolün görsel ipuçları da tanıtılabilir.
Bu yöntemin önemi, artımlı BrAC maruziyetinin doğrudan kontrolünü sağlaması, oral alkol yöntemlerinin sağlayamadığı alkol dağıtımı açısından aralık ve esneklik sağlamasıdır. Önemli olarak, bu ilerici oranlı intravenöz alkol kendi kendini yönetme paradigması, iş çabasını katılımcılar içinde ve arasında tutarlı olan ve kolayca ölçülebilir sonuçlar üreten maruziyetlere dönüştürür. İş dizilerini ve artımlı ödül maruziyetlerini tanımlayan kurulum dosyasının, deneyler için değiştirilmesi ve uyarlanması kolaydır. IV alkol ve progresif oran kullanan çalışmaları reçete etmek için alternatif bir yöntem, dikkat bileşeni 25,26’yı içerir. Bu yöntem, katılımcının başarılı bir şekilde gerçekleştirmek için sürekli dikkat gerektiren bir görevi yerine getirmeye dayalı alkol için çalışmasını gerektirir. Bu yöntem, hem alkolün etkilerini hem de yorgunluğu telafi etmek için uyarlanır.
Bu yöntemin en önemli uygulamalarından biri laboratuvar ortamında ilaç geliştirmedir. Bu sistemin ilgili klinik popülasyonlara uygulanması, ilaçların alkol ödülleri için motivasyon üzerindeki etkinliğini belirlemek için oldukça umut verici ve önemli bir yöndür. Bu protokolün test ve yeniden test edilmesi, önlemlerin güvenilirliğini desteklerken, ilerici oran, BrAC tavanına ulaşan daha ağır içicilerin endişesini hafifletirken, alkol arama motivasyonunu doğrudan ele alan bir önlemi sürdürür. Ayrıca, bu protokolün kullanılması, alkol arayışının genetik ve çevresel belirleyicilerini incelemek için daha iyi bir fırsat sağlayabilir.
The authors have nothing to disclose.
Bu çalışma, Ulusal Alkol İstismarı ve Alkolizm Enstitüsü Klinik ve Biyolojik Araştırma Bölümü (Z1A AA 000466) tarafından desteklenmiştir. CAIS yazılımı, Indiana Alkol Araştırma Merkezi’nden Sean O’Connor, Martin Plawecki, James Hays ve Victor Vitvitskiy’in desteğiyle geliştirilmiştir (P60 AA 07611). Martin Plawecki ayrıca NIAAA R01 AA027236 tarafından desteklenmektedir. CAIS-PR paradigmaları Ulrich Zimmermann ve Vijay Ramchandani’nin daha fazla desteğiyle geliştirildi. Yazarlar, tıbbi destek ve katılımcıların izleme güvenliği için Dr. Mary Lee, Dr. Nancy Diazgranados, Dr. David T. George ve Hemşire Uygulayıcı LaToya Sewell’e ve operasyonel destek için Dr. Reza Momenan’a teşekkür eder. Yazarlar ayrıca NIH Klinik Merkezi’ndeki 5-SW günlük hastane ve 1-HALC alkol kliniği personeline teşekkür etmek istiyor. Yazarlar, Molly Zametkin, Jonathan Westman, Kristin Corey, Lauren Blau ve Courtney Vaughan dahil olmak üzere araştırmaya operasyonel destekleri için araştırma görevlilerine teşekkür ediyor. Son olarak, yazarlar merhum Dr. Daniel Hommer’ın klinik gözetimi ve rehberliği için minnettar ve minnettardırlar.
Alcohol Infusate | AKORN Pharmaceuticals | https://www.akorn.com/ | 95% ethanol solution can be purchased and diluted to 6% V/V ethanol solution. Must contact company for a quote |
Breath Alcohol Meter Draeger models 6820 or 5820 | Draeger Safety Diagnostics | https://www.draeger.com/en-us_us/Applications/Products/Breath-Alcohol-and-Drug-Testing/Alcohol-Screening-Devices/Alcotest-6820; https://www.draeger.com/en-us_us/Applications/Products/Breath-Alcohol-and-Drug-Testing/Alcohol-Screening-Devices/Draeger-Alcotest-5820 | To collect breathalyzer readings |
Computer-assisted Alcohol Infusion System (CAIS) | Indiana University | To adapt CAIS for one's own research aims, contact the corresponding author Dr. Bethany Stangl and Dr. Martin Plawecki | |
Digital Refractometer | Atago | PR-32α (atago-usa.com) | To test the alcohol concentration of the infusate |
Griffin Powermate buttons | CDW Government Inc. | Item was discontinued 2018; currently working on a replacement | |
iMed Gemini PC-2TX Infusion Pump | Soma Technology, Inc. or DiaMedical USA | http://www.somatechnology.com/ OR https://diamedicalusa.com/medical-equipment/on-site-repairs-preventive-maintenance/infusion-pump-repair-service/alaris-infusion-pumps/alaris-imed-gemini-pc-2tx-infusion-pump-2/ | Infusion pump. Must contact company for a quote as product is not shown on the website. |
Laptop/Computer | CDW Government Inc. | https://www.cdwg.com/search/computers/laptops-2-in-1s/laptops/?w=CB2&filter=af_system_notebook _type_cb2_ss%3a(%22Notebook%22) |
OS, Windows 7 or newer (with updates installed); Administrative privileges; MS Office (including Excel); At least 3 usb ports on PC, and a port multiplier depending on actual experiment. |
Secure Dongle | SecuTech | https://esecutech.com/store/unikey/unikey-drive/unikey-drive-2gb | For CAIS software and data storage |
StarTech.com 1 Port USB to RS232 DB9 Serial Adapter Cable – M/M | CDW Government Inc. | StarTech.com 1 Port USB to RS232 DB9 Serial Adapter Cable – M/M – ICUSB232V2 – – (cdwg.com) | To connect laptop to IV pump |
StarTech.com 2 Port USB to RS-232 Serial DB9 Adapter Cable – Serial Adapter | CDW Government Inc. | StarTech.com 2 Port USB to RS-232 Serial DB9 Adapter Cable – Serial Adapter – ICUSB232C2 – – (cdwg.com) | To connect laptop to IV pump |
StarTech.com DB9 to RJ45 Modular Adapter F F serial adaptor | CDW Government Inc. | https://www.cdwg.com/shop/products/StarTech.com-DB9-to-RJ45-Modular-Serial-Adapter-Black/386543.aspx?pfm=srh | To connect laptop to IV pump |
StarTech.com DB9 to RJ45 Modular Adapter M F serial adaptor | CDW Government Inc. | https://www.cdwg.com/shop/products/StarTech.com-DB9-to-RJ45-Modular-Serial-Adapter-Black/386544.aspx?enkwrd=StarTech%20com%20DB9%20to%20RJ45%20Modular%20Adapter%20M%20F%20serial%20adapter&pfm=srh | To connect laptop to IV pump |
USB extension cable 12' | CDW Government Inc. | https://www.cdwg.com/shop/products/StarTech.com-10ft-USB-2.0-Extension-Cable-A-to-A-Cable-Black/2274398.aspx?pfm=srh | To connect and extend the button in reach of the participant |
VGA Cable 12' | BestBuy | https://www.bestbuy.com/site/insignia-12-vga-cable-black/5884115.p?skuId=5884115 | To connect monitor to laptop |