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.
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.
מתאמפטמין הוא psychostimulant שמייצר אופוריה אינטנסיבית וממושכת עקב עלייה חדה בחד-אמינים הסינפטי, בעיקר דופמין. תלות מתאמפטמין היא בעיה בריאותית מגיפה עם 25-34,000,000 משתמשים מוערכים בעולם ולא 1,2 טיפול מוכח. יש צורך משמעותי לפיתוח אסטרטגיות טיפוליות חדשניות לתלות מתאמפטמין. גירוי העמוק של המוח (DBS) הוא הליך נוירוכירורגיים שמשתמש "קוצב לב" מוח לנרמל דפוסים הרסניים עצבי ירי המתרחשים במחלות מסוימות, כוללים מחלת פרקינסון, דיסטוניה, רעד וחיוני 3. דיווחי מקרה אדם אחרונים מצביעים על כך שדי בי יכולים להיות גם טיפול יעיל לאלכוהול ותלות בסמים, אך ראיות פרה-קליניים לגבי חומרים מעוררים (למשל., קוקאין, מתאמפטמין) מוגבלת 4-8.
גירוי מתמשך עמוק במוח, כפי שהוא currently התאמן, דורש שיתוף פעולה יוצא דופן מהמטופל ובני משפחתו / שלה. טיפול בפצע מוקפד והיגיינה אישית נדרשים על מנת להגן על חומרת קוצב לב הבסיסית, שהוא רגיש לזיהום גם בחולים שאינם משתמשים בסמים תוך ורידי עם בקטרמיה תוצאה. מעקב קבוע של מכשיר DBS הוא גם הכרחי בהתחשב בעיצוב הלולאה הפתוח של המערכת; רופאים מנוסים לשנות את ההגדרות של DBS המודרני כדי להקטין תסמיני היעד במהלך פגישות מרפאת שגרתיות 3. הפרדיגמה טיפול זה תהיה מוגבל במשתמשי קוקאין ומתאמפטמין בשל מצבי פסיכו המאתגרים שלהם. מחקרים במכרסמים כמה שחיקו הפרדיגמה מעשית זה על ידי בחינת השפעות DBS כאשר הטיפול מועבר ברציפות במהלך הליכי קוקאין מנהל עצמי בסביבת השימוש בסמים 9-11.
לא פולשני טכניקות רציפות שאינו דורשות חומרת השכינה, כמו transcranialגירוי מגנטי (TMS), עשוי להיות אפשרות טובה יותר לטיפול בהפרעות שימוש בסמי 12. TMS מועבר הלא פולשני באמצעות headcoil חיצוני כדי ליצור שדות חשמליים במוח יעד מסוים במהלך יום, טיפולים לסירוגין. ההופעה האחרונה של סליל H או "עמוק" TMS מאפשר מבני מוח עמוקים יותר להיות מגורה, בנוסף לאתרים בקליפת המוח, הרחבת השימוש הפוטנציאלי שלה 13,14. שני הטיפולים מועברים discontinuously במהלך סדרה של מפגשים בסביבה שונה מזו של שימוש בסמים ראשוני והראו הבטחה בשני ניסויים בבני אדם ומכרסמי תלות בסמים 13,15-17. החלון לטיפול בחולים תלויים מתאמפטמין צפוי להיות בתקופות של פיכחון כגון שיקום-מנדט בית משפט, לא בהילולות רחוב כשהם יכולים לחוות התנהגות אלימה או 18 לא יציבה. ככזה, מטרתו של מאמר זה היא לתאר את המסירה של גירוי החשמלי שהיא באופן זמניולהפריד מרחבית מסביבת השימוש בסמים, שקרובה יותר מה שאפשרי בבני אדם, לטיפול בהתמכרות למתאמפטמין IV.
למרות שהמנגנונים של גירוי מוחי עמוק המדויקים אינם מתאפיינים באופן מלא, יעילות DBS לשני מוטורי והפרעות פסיכיאטריות עלולה לנבוע מאינטראקציה דינאמית בין הטיפול החשמלי והתפקוד של אזורים במוח קורטיקליים וקליפת המוח שונים לאורך זמן 6,22-26. בעוד שיטות שאינן תלויות של משלוח מתאמפטמין למכרסמים מתוארות היטב 27,28, שיטות אלה הן מתאימות ביותר עבור חקירות של הפרמקוקינטיקה סמים והשפעות neurochemical 27-29 בדידות. ממשל עצמי בסמי IV אופרנטית, על ידי שילוב אלמנט של מוטיבציה לסמים, הוא אידיאלי ללימוד כיצד טיפולים חשמליים כמו DBS אינטראקציה עם התנהגויות פתולוגיות לאורך זמן. הנהלים אנו מתארים לבחון את ההשפעות של DBS בסביבה אחת בשימוש מתאמפטמין מותנה בסביבה שונה.
ישנם שלושה שלבים עיקריים בadminist העצמי מתאמפטמין הרביעי שלנוהפרדיגמה מנה: אינדוקציה 1) רכישה וההסלמה של צריכת סמים מהירות במהלך פגישות גישה ארוכות, 2) תחזוקה של שיעור יציב, גבוה של צריכת סמים במהלך פגישות גישה קצרה לאחר מכן ו 3) פיתוח של דפוס טעינה מול לקיחת תרופה. פרדיגמה זו יכולה להיות מושלמת ב2 עד 3 בשבוע זמן עם 10 – 12 חולדות כל ניסוי, שהוא גם חסכוני ומותאם באופן אידיאלי על מנת לבחון את ההשפעות של DBS נתן את תוחלת החיים הפוטנציאליות מוגבלות של כובעי ראש במכרסמים באמצעות פסיכו-ממריצים. הליך זה, כמו פרדיגמות אחרות שלשלב תקופה של גישה ארוכה 19,30,31 מדמה סביר היבטים מסוימים של הפרעות שימוש בסמים; זה מדגים שתי הסלמת שימוש ומוטיבציה גבוהה להשיג תרופה עם הפעלה מוקדמת "תרופת טעינה," שהם היבטים חשובים של תלות אדם לעומת שימוש פנאי 19,30. מכרסמים שיש להם חשיפת גישה ארוכה למתאמפטמין IV גם להפגין ליקויים קוגניטיביים 32, תגובות שונות לטיפול תרופתי 33, 34 והפרמקוקינטיקה neurochemical משנה 35, כי הם יותר דומים לבני אדם הסובלים מהפרעת שימוש מתאמפטמין הכרונית מאשר מכרסמים עם רק חשיפת גישה קצרה.
כמו כן יש שלושה שלבים עיקריים בהליך הגירוי המוחי העמוק שלנו: הרגלה) 1 לסביבת DBS, כולל חיבור לקשור את הראש, למפגשים "מדומים" אחד או שניים, 2) יומי, משלוח לסירוגין של גירוי פעיל באמצעות מערכת מסחרית, ו 3) ניתוק DBS ותחבורה לאחר הגדרת הסמים. פרדיגמה זו נועדה לחקות את התהליך של טיפולים לא פולשניים כמו TMS ולא יותר מזה של DBS הרציף המסורתי. מושתלים באופן מלא, מערכות DBS לתכנות כמו אלה המשמשים לטיפול בהפרעות תנועה משותפת 3 תהיה שולי אפשרית בחולים הסובלים מתלות פסיכו-ממריץ מכמה סיבות הנ"ל. Intermittent אסטרטגיות חשמל טיפול שאינו כרוך בניתוח בסיכון גבוה ומעקב, כמו TMS, עשויים טוב יותר להיות מותאמת לאוכלוסיית חולים זו. השיטות שתארנו תאפשר לחוקרים לפתח ולשכלל את שיטות טיפול שיכול לשנות את התנהגות הקשורים לסמים בזמן שנמסר מחוץ לסביבת התרופה בזמן מוגבל. יש עדויות מצטברות שגירוי חשמלי תוך-גולגולת חולף שהוא בדוגמת לאחר גירעונות neurophysiological ספציפיים 23 או בשילוב עם טיפול תרופתי יפעיל 36 מערכתיים ארוך טווח השפעות חיוביות על התנהגויות פסיכיאטריות והקשורים לסמים במשך כמה שבועות לאחר הטיפול חדל.
הצרכים לטכניקה ניתוחית מעולה ראשונית ולטיפול שוטף של אתרים כירורגית מרובים במהלך שימוש בסמים אינטנסיבי הם המגבלות העיקריות של מתודולוגיה זו. אם אחד צנתר IV או אלקטרודות DBS יהפכו לבלתי-תפעולי ו / או נגוע, חייב העכברושלצאת מהמחקר. מיקומי קטטר וריד הצוואר ואלקטרודה תוך גולגולת תחת טכניקה סטרילית קפדנית למדו הטובים ביותר מחוקרים מנוסים לפני ייזום הליכים אלה באופן עצמאי.
הליך זה ניתנים לכמה שינויים וחקירות עתידיות, כוללים בדיקה של:. 1) פרמטרים חלופיים גירוי (למשל, – גל גירוי, רוחב דופק, תדירות, משרעת), 2) מטרות אחרות במוח פוטנציאל טיפולית (למשל, – גרעין נסמך. ליבה, המדיאלי קליפה, המוח התיכון, habenula הקדם חזיתית), 3) תבניות משלוח DBS שונות (לדוגמא, -. משלוח DBS יומי, שבועי משלוח DBS, DBS במרווחים שונים לפני מפגשים אופרנטית, DBS לפני הרכישה), ואולי הכי מרגשים, 4) שילובים של קצר המשך DBS וסוכני תרופות שמחקים את גירוי optogenetic של מסלולים סלקטיבית ולהפעיל מתמשכים שינויים התנהגותיים 36.
The authors have nothing to disclose.
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.
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 |