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A Motivação para a Recompensa do Álcool: Preditores da Autoadministração de Álcool Intravenoso em Humanos

Published: April 28, 2022
doi:
10.3791/63576
, , , , ,
1Human Psychopharmacology Laboratory, Division of Intramural Clinical and Biological Research,NIAAA, 2Dept. of Psychiatry,Indiana University School of Medicine, 3R.L. Roudebush VA Medical Center

Summary

Este estudo tem como objetivo mostrar que o paradigma do Sistema de Infusão de Álcool assistido por Computador (CAIS) é um método confiável e sensível que pode ser usado para examinar as propriedades motivadoras associadas à autoadministração do álcool em humanos.

Abstract

O paradigma de autoadministração da Relação Progressiva (RP) é um método pré-clínico comum usado para examinar a motivação de uma droga atribuída a um desejo, recompensa ou alívio de afeto negativo. O Sistema de Infusão de Álcool Assistido por Computador (CAIS) permite o comportamento de autoadministração de álcool intravenoso em humanos. Este sistema fornece ao investigador controle sobre a trajetória de cada recompensa incremental de concentração de álcool no hálito (BrAC) e o máximo de BrAC permitido em uma sessão. Esse paradigma permite que os participantes ganhem essas recompensas alcoólicas usando uma sequência de pressionagens de botão especificadas pelo investigador. O sistema emprega um algoritmo fisiologicamente baseado em modelo farmacocinético para alcançar a mesma exposição incremental do BrAC em cada participante. Os participantes (n = 11) participaram de duas sessões idênticas para examinar a confiabilidade do teste-reteste, e um grupo adicional (n = 73) completou uma única sessão. As sessões começaram com uma fase de 25 min de escoramento: os participantes foram instruídos a pressionar um botão um número crescente de vezes por recompensa, acumulando quatro trajetórias incrementais padronizadas do BrAC. A segunda fase compreendeu um paradigma de RP ad-lib com duração de 125 min. Cada recompensa exigia um número crescente de pressionamentos de botões. As medidas de autoadministração incluíram: BrAC médio e pico, recompensas totais obtidas, gramas totais de etanol consumidos por unidade de água corporal total, o número total de pressionamentos de botões e a taxa média de pressão de botões. As medidas de autoadministração foram altamente correlacionadas entre e dentro das sessões, demonstrando confiabilidade de teste-reteste e consistência interna. O histórico recente de consumo de bebidas alcoólicas esteve fortemente associado a medidas de autoadministração; bebedores mais pesados escolheram maior autoadministração de álcool. Esses resultados indicam a confiabilidade e sensibilidade desse método de autoadministração de álcool intravenoso de proporção progressiva para avaliar as propriedades motivacionais do álcool, com potencial para um melhor teste da eficácia de novos medicamentos pensados para reduzir o consumo de álcool. Este método pode ser usado para entender os determinantes genéticos e ambientais da autoadministração do álcool em humanos.

Introduction

As propriedades viciantes das drogas podem ser avaliadas usando paradigmas de autoadministração. Paradigmas de autogestão têm sido utilizados para estudar o desenvolvimento da dependência alcoólica nos modelosanimais 1,2,3, bem como a eficácia dos medicamentos utilizados no tratamento da dependência do álcool, reduzindo o consumo de álcool em indivíduos 4,5,6. Para avaliar as propriedades motivacionais do álcool, desenvolveu-se um paradigma progressivo de programação de razão (RP) utilizando-se álcool intravenoso. Os horários de RP exigem uma quantidade pré-definida e crescente de trabalho para obter a próxima recompensa. O último nível completo de trabalho para obter uma recompensa (recompensas totais obtidas) é chamado de ponto de ruptura (BP). Assim, a BP é uma medida da motivação para esse reforço.

Investigações pré-clínicas têm utilizado o paradigma do cronograma de RP para avaliar uma variedade de fatores envolvidos na motivação para o trabalho para o etanol, como os receptores sigma 7,8, receptor glicocorticoide9, determinantes genéticos10, bem como triagem para alvos moleculares para o desenvolvimento de medicamentos11. Estudos humanos têm sido menos extensos no uso do paradigma de RP para caracterizar a motivação para a busca de álcool, embora tenha sido usado para estudar outras drogas de abuso, como heroína e cocaína12,13.

Estudos de álcool humano que empregam um cronograma de RP têm usado principalmente métodos de autoadministração de álcool oral, examinando o efeito da naltrexona14, bem como o papel da dopamina15 e nicotina16 na autoadministração do álcool. Nestes estudos, o álcool é tipicamente administrado pela ingestão de uma mistura de álcool em várias concentrações em uma variedade de veículos e é frequentemente conduzido em um “ambiente de barra de laboratório”. Eles oferecem “bebidas padronizadas” que contêm quantidades fixas de álcool por bebida ou quantidades ajustadas pelo peso corporal de álcool por bebida 4,5,6,17,18, geralmente estabelecendo uma exposição máxima. Os paradigmas de RP da ingestão encontram várias dificuldades relacionadas à dosagem. Variabilidade substancial na absorção e quantidades menores na distribuição e metabolismo do álcool entre os participantes significa que a trajetória incremental do BrAC após o consumo de cada recompensa não pode ser controlada ou padronizada. A quantidade de álcool fornecida deve ser limitada para que o BrAC cumulativo do absorvedor mais rápido não exceda os limites seguros19. A motivação para buscar o álcool também está sujeita à variação das expectativas e experiência dos participantes em relação às características da bebida empregadas.

Uma abordagem alternativa inclui a administração intravenosa (IV) do álcool. O método de autoadministração de álcool intravenoso descrito aqui utiliza um modelo farmacocinético fisiologicamente baseado (PBPK) para calcular continuamente as taxas precisas de infusão necessárias para produzir um BrAC especificado. Os parâmetros do modelo PBPK são individualizados, com base em valores conhecidos de idade, sexo, altura e peso. A compensação por diferenças individuais na farmacocinética do álcool, e evitar a variabilidade na absorção, permite o controle direto da exposição incremental ao álcool em segundo lugar através de sua dosagem. Este ajuste em tempo real fornece ao experimentador controle sobre o curso de tempo do BrAC incremental de uma pessoa para qualquer taxa, nível e duração desejada de exposição20,21. As exposições incrementais são as mesmas para cada participante, produzindo um paradigma no qual a variação na trajetória geral reflete variação na motivação do participante em vez de variações farmacocinéticas. Uma vez que este sistema de autoadministração de álcool intravenoso calcula o curso de tempo futuro do BrAC em tempo real, o início de uma recompensa que excederia um limite de segurança predefinido pode ser impedido22. Assim, cada participante desfruta de acesso seguro a toda a gama de exposição projetada no experimento. Com a administração iv, o participante também não tem experiência em que basear expectativas sobre a consequência do consumo de bebidas alcoólicas além do efeito do álcool.

Estudos prévios de autoadministração de álcool intravenoso usando um paradigma de livre acesso demonstraram alta variabilidade entre indivíduos no comportamento de autoadministração23 e alta confiabilidade de teste-reteste em sessões repetidas em bebedores saudáveis não dependentes24. A autoadministração de álcool intravenoso foi utilizada em um estudo piloto que utilizou uma tarefa de atenção como forma de trabalho necessária. O estudo concluiu que o paradigma é eficaz para detectar uma interação entre genótipo e tratamento de lorazepam na motivação para a busca do álcool25. Trabalhos subsequentes identificaram diferenças sexuais em resposta à abstinência26. Este modelo tem se mostrado um modelo paralelo translacional humano para comportamentos pré-clínicos de “querer”27. Outro estudo utilizando esse sistema demonstrou que aqueles induzidos em uma condição de humor negativo que apresentaram maiores escores de urgência negativa apresentaram maior ponto de interrupção e maior trabalho cumulativo com efeitos específicos de gênero28,29.

No presente estudo, as recompensas do BrAC foram entregues infundindo uma solução de etanol V/V de 6% através de uma veia na fossa pré-cubital do cotovelo30. O trabalho foi definido pelo número de pressionamentos necessários para receber um aumento incremental no BrAC. O número de pressionamentos de botão aumentou para cada recompensa subsequente. No momento em que o participante estava trabalhando parasua recompensa de 10 anos, ele foi obrigado a apertar o botão 1.600 vezes, e para o dia15, quase 10.000 vezes. Cada recompensa compreendeu um aumento de 7,5 mg/dL sobre o BrAC atual, subindo à taxa de 3,0 mg/dL por minuto por 2,5 min, descendo à taxa de -1,0 mg/dL por minuto até que a próxima recompensa fosse iniciada. Os primeiros 25 min foram compostos por quatro exposições de priming que levaram a 2,5 min de distância, ou seja, recebendo todas as quatro exposições de priming nos primeiros 10 min, resultando em um pico de BrAC perto de 30 mg/dL. Este procedimento permitiu que o participante experimentasse uma recompensa alcoólica, bem como praticasse usando o botão. Em seguida, o participante descansou por 15 minutos. Após este intervalo de 25 min de escoramento, um período de RP ad-lib com duração de 2 h começou. As medidas de autoadministração incluíram: BrAC médio e pico, recompensas totais obtidas, gramas totais de EtOH consumidas por unidade de água corporal total, o número total de pressionamentos de botões e a taxa média de pressão de botões.

Até o momento, houve um pequeno número de estudos sobre horários de RP com álcool em humanos e menos uso de álcool intravenoso. Portanto, o estudo teve como objetivo desenvolver um modelo com um cronograma de RP usando um sistema de autoadministração assistido por computador que os humanos responderiam. O segundo objetivo foi avaliar a confiabilidade do teste-reteste de medidas alcoólicas de RP, como exposição ao BRAC resultante do comportamento de autodes administração do álcool e resposta em participantes saudáveis não dependentes. O terceiro objetivo foi examinar a influência da história recente da bebida e do sexo neste comportamento de autoadministração do álcool. Como a exposição incremental do BrAC foi a mesma entre os participantes, a influência desses fatores pôde ser avaliada, bem como as respostas individuais ao álcool. Outros fatores de interesse foram as medidas de personalidade e expectativa.

Ao demonstrar a repetibilidade da resposta do indivíduo ao cronograma de RP e sua sensibilidade a diversos determinantes (como o histórico recente de consumo de bebidas), esse paradigma pode ser qualificado para avaliar a eficácia dos medicamentos sobre motivação para o transtorno do uso de álcool, bem como o papel da genética no transtorno do uso de álcool. Essa abordagem laboratorial melhoraria a compreensão tanto dos determinantes genéticos quanto ambientais do comportamento de autodes administração do álcool e motivação para consumir álcool.

Protocol

Este protocolo segue as diretrizes do comitê de ética em pesquisa humana dos Institutos Nacionais de Saúde. 1. Medidas iniciais de enfermagem e configuração Realize o teste do bafômetro para garantir um BrAC zero. Tome sinais vitais de interesse, como temperatura, taxa de respiração, pressão arterial e frequência cardíaca. Confirme idade e sexo. Tome altura (cm) e peso (kg). Colete uma amostra de urina para uma tela de urina para todos os participantes. Execute um teste de gravidez beta-hCG de urina para mulheres. Certifique-se de que ambos são negativos para continuar o estudo. Fornecer aos participantes uma refeição metabólica padronizada de 350 kcal. Complete um breve histórico médico para determinar quaisquer visitas hospitalares recentes, doenças, novos medicamentos desde sua visita de triagem para quaisquer alterações que possam afetar significativamente sua segurança durante o estudo e a qualidade dos dados coletados. Administre um questionário recente de histórico de consumo de bebidas alcoólicas para avaliar quaisquer alterações no consumo de álcool desde sua visita de triagem. Se houver algum achado médico clinicamente significativo, alerte a equipe de enfermagem e pesquisa. Insira um cateter de 20 G IV em uma veia na fossa antecubital do braço não dominante para a infusão de álcool. Fixar o posicionamento, lave o cateter de indwelling com 5 mL de descarga salina pré-preenchida e tampe o cateter. Confirmar a entrega de infundido de álcool, incluindo nome do participante, idade, sexo e data de validade. Obtenha alíquotas de ambos os sacos iv e teste a solução para a quantidade correta de concentração de álcool usando um refratômetro. Instrua o participante a anular a bexiga. Administrar medidas básicas de interesse. 2. Configurar bomba IV Certifique-se de que a bomba IV está conectada a uma tomada. Conecte a tubulação IV padrão aos sacos de infusão. Execute o infusor por toda a extensão da tubulação IV usando a bomba IV para saturar a área da superfície de tubos internos e eliminar quaisquer bolhas de ar significativas. Escolha conjuntos de tubulação suficientes entre o braço do participante a serem infundidos e a bomba intravenosa com base na proximidade do banheiro para que o participante possa usar o banheiro enquanto permanecer conectado à bomba intravenosa. Conecte o cabo ethernet do computador à bomba. Ligue a bomba pressionando o botão “Power ON” cinza no lado superior direito. Pressione o botão de volume infundido no lado esquerdo. Certifique-se de que os números sejam zero. Se os números não lerem zero, pressione o botão Limpar. Pressione o botão Opções/Editar . Pressione o número 4 para selecionar a opção de controle do computador. Use os botões de seta na linha superior da bomba para selecionar Sim e pressione Enter. Certifique-se de que há um controle de computador piscando na parte superior da tela da bomba. 3. Configure o laptop (Figura 1) NOTA: As seções abaixo são realizadas utilizando-se o software e os acessórios associados ao sistema CAIS. Conecte o botão Beber que o participante usa para clicar em bebidas no portal USB mais próximo do participante. Certifique-se de que o botão Beber está conectado antes de abrir o software, ou o software não detectará o botão. Insira o dongle. Selecione a unidade para digitar a senha. Uma vez aceita a senha, abra a unidade intitulada SecuDrive para acessar o software. Clique duas vezes no ícone do software. Clique em Arquivo > nova sessão Crie um nome de arquivo usando o número do participante desejado. Salve os dados para a área de trabalho, não para o dongle, pois o software pode sobrecarregar o dongle e travar. Selecione o experimento de RP no menu suspenso rotulado Select Experiment. Quando a tela de configuração aparecer solicitando mais informações sobre o participante, preencha os campos solicitando o número de identificação do participante, selecione “Padrão” como tipo de estudo e, em seguida, entre em sexo e idade nos campos devidamente rotulados. Digite altura (cm) e peso (kg) nos campos necessários usando os dados coletados anteriormente na visita. Clique no botão Enviar .NOTA: O painel gráfico e a janela “bem-vinda” para o participante agora aparecerão na tela. Mova a janela para o monitor do participante clicando e arrastando pela tela. Amplie para tela cheia para que o participante possa vê-lo. 4. Sessão de autoadministração da Relação Progressiva (RP) (Figura 2) Ofereça aos participantes uma pausa no banheiro antes de começar. Em seguida, conecte a tubulação IV dos sacos de infusão ao participante. Leia instruções ao participante.NOTA: As instruções devem incluir o que os participantes não podem fazer (ou seja, ler, trabalhar, usar o telefone), o que acontecerá durante o experimento, como medidas seriais coletadas e qualquer informação sobre o aumento da escala de trabalho para o recebimento de bebidas. No laptop, clique no botão Iniciar/Executar na parte superior da tela.NOTA: Um aviso aparece no monitor dos participantes, informando-os a clicar no botão Beber para obter suas recompensas priming. Instrua o participante a pressionar o botão Beber assim que o monitor solicitar que eles para suas quatro doses de escoramento padronizadas individualmente. Lembre o participante de começar a pressionar o botão Beber cada vez que o prompt de tela aparecer para que ele atinja o brAC esperado dentro de 10 minutos.NOTA: Toda a fase de escoramento deve durar 10 min. As doses requerem 2, 4, 7 e 10 pressionam, respectivamente, para atingir aproximadamente 30 mg/dL (0,030 g/dL). Na marca de 10 minutos (imediatamente após a última bebida de escorva), recolhe o BrAC e a pressão arterial. Administrar as medidas de resposta subjetivas. Digite o BrAC no software pressionando Ctrl + B e digitando o valor (ou seja, 0,030). Isso fará com que o algoritmo se ajuste se necessário. Repita esta etapa toda vez que um BrAC for coletado. Deixe o participante descansar por 10 minutos.NOTA: O sistema de infusão continuará a fornecer o infusor com um perfil de taxa que atinja uma descida linear no BrAC e não contará nenhum botão pressionado até que a fase de anúncios-lib comece. Na marca de 20 minutos, recolhe o BrAC e a pressão arterial. Administrar as medidas de resposta subjetivas. Na marca de 25 minutos, informe ao participante que o bar está aberto e inclua quaisquer instruções adicionais necessárias para o experimento. Não interrompa os esforços de trabalho ao coletar medidas do participante.NOTA: Esta instrução marca a transição da fase de escoramento para a autoadministração voluntária; os participantes estão agora trabalhando para ganhar uma recompensa a qualquer momento e taxa que desejam ou para pausar ou parar. Cada bebida requer um número crescente de pressione botões antes que a recompensa seja iniciada. Na marca de 45 min, colete o BrAC, pressão arterial e medidas de resposta subjetiva. Continue coletando medidas de resposta subjetivas, pressão arterial e BrAC a cada 15 minutos até a marca de 165 min. Digite as medidas do BrAC imediatamente no sistema para se adaptar a quaisquer erros de modelagem. 5. Fim da sessão Clique na guia Dados no software e selecione Exportar.NOTA: O sistema criará um . Arquivo CAS de todos os dados carimbados de tempo relevantes para o experimento, incluindo número do participante, datas, dados morfométricos, parâmetros PBPK, trajetória brAC, perfil da taxa de infusão, medições brac, histórico de apertar botão, álcool usado, pausas no banheiro e quaisquer comentários técnicos inseridos durante a sessão. O. O arquivo CAS é protegido por gravação, mas pode ser usado para reproduzir a sessão em qualquer data futura. Remova o cateter intravenoso. Pressione o botão de volume infundido no lado esquerdo da bomba para ver os valores. Registo o volume total de infusor usado na folha de fluxo. Remova o cateter intravenoso. Continue coletando BrAC a cada 15-30 min até que o BrAC esteja abaixo de 20 mg/dL (0,02), ou até que os critérios de quitação específicos do estudo sejam atendidos.NOTA: O protocolo termina aqui. As seguintes etapas são para problemas potenciais de solução de problemas e análise de dados. 6. Solução de problemas no botão da bebida Não pare a sessão se o botão Beber perder a conexão com o software e não responder mais a uma prensa. Remova o botão Beber da porta e coloque-o em uma porta diferente no computador.NOTA: A porta original não é mais reconhecida pelo software. Clique em Exibir na tela do software, role até a parte inferior e selecione Botões de bebida de mapa. Depois que uma janela pop-up aparecer na tela, selecione o botão Beber (sinalizando o novo local do software) para que o endereço da nova localização do botão seja inserido para o botão Beber . Selecione OK na janela pop-up na tela do computador. Pressione novamente o botão Beber e deixe o participante aceitar a bebida.

Representative Results

Os voluntários foram pré-selecionados por meio de entrevista por telefone e trazidos para uma visita inicial de triagem. Foram realizados exames físicos e histórico médico, exames de sangue para função hepática e química sanguínea de rotina, e uma tela de urina para drogas ilegais. O histórico recente de consumo de álcool foi avaliado por meio do Followback (TLFB)31 e do Teste de Identificação do Transtorno do Uso de Álcool (AUDIT)32. Os participantes foram excluídos se tiverem algum problema médico clinicamente significativo, uso de prescrição ou medicação over-the-counter (OTC) conhecida por interagir com álcool nas últimas 2-4 semanas, tempo de vida ou diagnóstico atual de substância ou dependência alcoólica; atualmente em busca de tratamento para transtornos do uso de álcool; a presença de sintomas de abstinência clinicamente significativos (um escore >8 na Avaliação de Retirada do Instituto Clínico (CIWA))33, ou gravidez em mulheres. Outros estudos de administração de álcool iv incluíram participantes com diagnóstico vitalício de dependência alcoólica, bem como atuais, caso o participante não esteja em busca de tratamento. Para entender melhor o papel das expectativas de álcool na motivação para as recompensas do álcool, foi administrado o Questionário de Efeitos do Álcool (AEFQ)34 . Além disso, foram coletadas medidas de resposta subjetivas na linha de base e em série durante a sessão de estudo para examinar a necessidade de álcool utilizando o Cais Experience Questionnaire (CEQ), Alcohol Urge Questionnaire (AUQ)35 e os efeitos do álcool utilizando o Questionário de Efeitos de Drogas (DEQ)36. As medidas de trabalho de proporção progressiva incluem o número total de pressiones de botão em todas as recompensas, o número total de pressionagens de botões falsos (uma tentativa incompleta de pressionar o botão/ou pressionar mais rápido que a taxa máxima), tempo total de recompensa (o tempo gasto pressionando o botão para álcool), taxa média de pressão do botão e fração de pressão falsa do botão. Outras medidas incluíram: pico brac, brac médio, recompensas totais obtidas e total de etanol consumido. Essas medidas não incluem a parte de escorraça da sessão. Os dados foram analisados utilizando-se o Modelo Linear Geral Univariate para comparar as medidas IV-ASA para homens e mulheres (Tabela 1) e Socorristas e Socorristas Baixos (Tabela 2). As análises correlacionais r de Pearson foram realizadas para comparar as medidas da sessão 1 e da sessão 2 IV-ASA (Figura 3) e IV-ASA com as recentes medidas de histórico de consumo (Figura 4). Por fim, foram realizadas análises do Modelo Linear Geral Univariate para comparar respostas baixas e altas em medidas de expectativas de álcool (Figura 5) e medidas de resposta subjetivas durante a fase de escore de priming (Figura 6) e para escores de resposta subjetiva de pico (Figura 7). Para este estudo, foram recrutados 150 participantes saudáveis e não dependentes do álcool. Dezesseis participantes foram excluídos por problemas de disponibilidade, oito por falhas no sistema durante a2ª visita de infusão, seis por motivos médicos (ou seja, pressão baixa, desmaios, etc.), e um por não atender aos critérios de inclusão (ou seja, diagnóstico de dependência de álcool). Portanto, foram utilizados 84 participantes na análise final. A amostra foi de 54,8% do sexo masculino (n = 46) e 67,9% identificada como Branca/Caucasiana (n = 57). A Tabela 3 resume a demografia da amostra analítica. Os efeitos das diferenças sexuais foram avaliados tanto nas medidas do histórico de consumo quanto nos resultados da sessão (Tabela 1). Mulheres e machos não foram significativamente diferentes nas medidas recentes de histórico de consumo, conforme relatado pela AUDITORIA e TLFB 90 Dias. Quanto às medidas de sessão, a única diferença de sexo estatisticamente significante foi a quantidade total de EtOH consumida. Essa diferença significativa era esperada, dado que os machos têm maiores volumes totais de água do corpo de distribuição de álcool do que as fêmeas, e essas diferenças farmacocinéticas são ajustadas pelo programa. O sexo foi um covariante em todas as outras análises. Um subconjunto de participantes (N = 11) completou duas sessões idênticas. Os coeficientes de correlação r de Pearson foram calculados comparando as variáveis de autoadministração da sessão 1 e da sessão 2 do pico brac, recompensas totais obtidas, o número total de pressionamentos de botões e a taxa média de pressão do botão. O r de Pearson variou de 0,81 a 0,96 (P ≤ 0,002). Houve uma alta confiabilidade de teste-reteste para o método de razão progressiva para todas as medidas de autoadministração (Figura 3). Coeficientes de correlação também foram utilizados para examinar a consistência interna entre as medidas de autoadministração. O r de Pearson variou de 0,71 a 0,96 (p < 0,01). Como esperado, o número total de recompensas foi fortemente correlacionado com o pico brAC, brac médio e total etoh infundido (dados não mostrados). Como esperado, houve variabilidade substancial no comportamento de auto administração (Figura 8). Comparando os dados da sessão com o histórico recente de álcool, descobrimos que o número de dias de bebida nos últimos 90 dias estava intimamente associado aos comportamentos de consumo de álcool no laboratório (Figura 4). Essas associações incluem medidas regulares como pico brac, brac médio (não mostrado na figura) e EtOH total. As medidas específicas do sistema, como taxa média e fração de prensas de botões falsos, também foram associadas a medidas recentes de histórico de consumo. O r da Pearson variou de 0,257 a 0,314 (p ≤ 0,025). Para avaliar a relação entre comportamento de busca de álcool e respostas subjetivas ao longo da sessão, foi realizada uma divisão mediana (mediana = 5) sobre as recompensas totais obtidas, rendendo 2 grupos rotulados como baixos respondentes e socorristas elevados. Os socorristas tiveram medidas significativamente maiores de histórico de bebidas alcoólicas de Bebidas Totais nos últimos 90 dias e Número de Dias de Bebedeira Pesada nos últimos 90 dias (Tabela 2). Como esperado, os respondentes mais altos pressionaram um número significativamente maior de vezes para infusões durante a sessão do que os de baixa resposta e passaram mais tempo trabalhando para essas recompensas (todos os P’s < 0,001). As respostas subjetivas foram analisadas comparando os meios de grupo na linha de base durante a fase de escoramento de RP como durante a fase de auto administração de RP. Os socorristas apresentaram maiores expectativas negativas globais de álcool (p = 0,023) na linha de base, incluindo expectativas de comprometimento cognitivo e físico (p = 0,022) (Figura 5). Durante a fase de escoramento, os respondentes baixos e elevados foram significativamente diferentes nas medidas CEQ e DEQ (Figura 6). Os socorristas estariam dispostos a pagar mais dinheiro para sua próxima bebida (p = 0,038). Os socorristas sentiram o álcool mais após a escorva (p = 0,001) e sentiram-se mais intoxicados após a escorva (p < 0,001). Durante a fase de RP open bar, os respondentes altos e baixos foram significativamente diferentes nas medidas de DEQ de “gostar” (p = 0,014) e “querer” (p = 0,001) álcool (Figura 7). Os socorristas apresentaram maior desejo por álcool, como visto no escore total de AUQ (p = 0,003). Eles também ainda estavam dispostos a pagar mais pela próxima bebida no final da fase open bar PR (p < 0,001). Figura 1: Configuração da sessão de teste de materiais. Esquema da configuração da bomba intravenosa, botão de trabalho, laptop e tela de entrada de dados do software. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura. Figura 2: Linha do tempo dos eventos. Linha do tempo da sessão de priming, sessão ad-lib e medidas coletadas. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura. Figura 3: Teste de confiabilidade de teste em n = 11 sujeitos que realizam 2 sessões idênticas. A sessão 1 está no eixo x, e a sessão 2 está no eixo y. Houve correlações estatisticamente significativas entre as medidas de beber da sessão 1 e da sessão 2 para: pico de BrAC, recompensas totais obtidas, o número total de pressionamentos de botões e taxa média de pressão de botões. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura. Figura 4: Histórico recente de consumo de bebidas e medidas de sessão. Representação gráfica da relação estatisticamente significativa entre o histórico de bebida do passado usando o Followback da Linha do Tempo (TLFB) de 90 dias e medidas de consumo durante a sessão de autoadministração. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura. Figura 5: Expectativas de álcool. As expectativas de álcool na linha de base foram significativamente diferentes entre os baixos versus os de alta resposta. Os socorristas esperavam mais efeitos negativos globais do álcool na linha de base e, especificamente, maior prejuízo cognitivo e físico como resultado do álcool. *p < 0,05 Clique aqui para ver uma versão maior desta figura. Figura 6: Resposta subjetiva após a fase de escoramento. A resposta subjetiva na marca de 20 minutos foi significativamente diferente entre os respondentes baixos versus altos. Os socorristas estavam dispostos a pagar mais pela próxima bebida após a preparação, como indicado pelo CEQ. Os socorristas sentiram o álcool mais diretamente após a escorva e sentiram-se mais intoxicados, como indicado pelo DEQ. *p < 0,05; **p < 0,01; p < 0.001 Clique aqui para ver uma versão maior desta figura. Figura 7: Resposta subjetiva durante a fase de abertura de proporção progressiva. A resposta subjetiva durante a fase open bar foi significativamente diferente entre os socorristas baixos versus os de alta. Os socorristas relataram maiores escores de pico por gostar de álcool e querer álcool no DEQ. Eles também relataram maior pico de desejo ou necessidade de álcool no AUQ. Os socorristas estavam dispostos a pagar mais pela próxima bebida no final da fase open-bar, como indicado pelo CEQ. *p < 0,05; **p < 0,01; p < 0.001 Clique aqui para ver uma versão maior desta figura. Figura 8: Trajetórias do BrAC. Os gráficos documentam as trajetórias previstas do BrAC durante toda a sessão (incluindo a fase de escoramento). Na marca de 10 minutos, a maioria dos participantes alcançou um BrAC de 30 mg/dL, que foi o BrAC desejado para a fase de escorva. A variabilidade na fase de auto administração reflete a sensibilidade do paradigma às diferenças entre os participantes. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura. Fêmeas (N = 38) Machos (N = 46) História da bebida: Total de Bebidas 92,8 ± 120,7 93,9 ± 72,9 Dias de beber 25.1 ± 12.9 27.7 ± 14.3 Bebidas por dia 3.3 ± 2.3 3.4 ± 1.6 Dias de bebedeira pesada 8.9 ± 11.5 6.4 ± 9.1 Medidas de sessão: Pico BrAC 34.6 ± 17.7 37.9 ± 21.0 BrAC médio 21.4 ± 15.6 23.3 ± 18.7 Recompensas Totais Conquistadas 5.4 ± 3.3 5.5 ± 3.8 EtOH total consumido (gramas) ** 16,8 ± 7,6 25.6 ± 15.0 Número de pressionamentos de botão 2035,2 ± 2657,1 2940,7 ± 5179,5 Número de pressionamentos de botão falsos 445,7 ± 828,2 585,0 ± 1112,4 Tempo total de recompensa 1146,9 ± 1277,3 1460,0 ± 1643,3 Taxa média de pressão do botão 1.9 ± 1.1 2.3 ± 1.6 Fração de pressão de botão falso 0.12 ± 0.12 0.16 ± 0.14 Fração de pressão de botão falso 0.12 ± 0.12 0.16 ± 0.14 Tabela 1: Diferenças sexuais nas medidas de consumo. O primeiro painel relata medidas de followback (TLFB) de 90 dias. Homens e mulheres não foram significativamente diferentes (p > 0,05) em quaisquer medidas de histórico de consumo, indicando que beberam da mesma forma fora do laboratório. O segundo painel mostra medidas de consumo da sessão. Os machos e fêmeas foram significativamente diferentes apenas na quantidade total de etanol consumida (**p = 0,005). Essa diferença é proporcional às diferenças sexuais na água total do corpo e provavelmente reflete a diferença de consumo necessária para alcançar picos comparáveis de BrACs. Baixos Respondentes (N = 45) Socorristas altos (N = 39) História da bebida: Total de Bebidas* 73,5 ± 48,4 116,4 ± 129,4 Dias de beber 24,8 ± 13,6 28,7 ± 13,7 Bebidas por dia 3.2 ± 1.6 3.7 ± 2.3 Dias de bebedeira pesada* 5.7 ± 7.4 9.6 ± 12.6 Medidas de sessão: Pico BrAC** 26.4 ± 12.4 47.9 ± 20.0 BrAC médio** 12.6 ± 9.5 33.8 ± 17.4 Recompensas Totais Obtidas** 2.5 ± 1.6 8.7 ± 1.9 EtOH total consumido (g) ** 15.2 ± 6.6 29.1 ± 14.4 Número de pressionamentos de botão** 225,1 ± 242,1 5191,8 ± 5046,0 Número de falsos botões** 37.9 ± 75.3 1080,5 ± 1240,9 Tempo total de recompensa (s)** 386,4 ± 961,3 2393,7 ± 1246,9 Taxa média de pressão do botão** 1.7 ± 1.4 2.6 ± 1.4 Falso botão pressiona fração** 0.09 ± 0.11 0.20 ± 0.13 Tabela 2: Diferenças baixas e altas de resposta nas medidas da história do consumo. A tabela relata medidas de followback do cronograma de 90 dias (TLFB) e medidas de autoadministração intravenosas (IV-ASA). Os socorristas e os high respondents foram significativamente diferentes em Total Drinks e Number of Heavy Drinking Days (todos os P’s < 0,05). Essas diferenças indicam que esses participantes possuem diferentes históricos de consumo de bebidas alcoólicas que também se refletiram em seu comportamento de RP em laboratório. Os respondentes baixos apresentaram medidas de IV-ASA significativamente menores do que os High Responders (todos os < 0,001 de P). Construir S.D. ± média (Porcentagem) Sexo Fêmea 38 (45.2%) Macho 46 (54.8%) Raça Branco 57 (67.9%) Afro-americano/negro 12 (14.3%) Asiático 9 (10.7%) Raça Mista 5 (6.0%) Desconhecido 1 (1.2%) Idade 24,8 ± 3.0 Anos de Educação 15.9 ± 3.0 Renda familiar Mediana $30.000-$39.999 Tabela 3: Demografia da amostra analítica. Esta tabela dá uma descrição das características da nossa amostra.

Discussion

Este protocolo fornece evidências de que um procedimento de autoadministração de álcool intravenoso de proporção progressiva mede com sucesso a motivação para o consumo de álcool em humanos. A metodologia estende o modelo original de proporção progressiva pré-clínica em humanos37. Os resultados do teste-reteste indicam que esse paradigma fornece um protocolo confiável para testar a motivação para buscar álcool em visitas repetidas. Este protocolo também é sensível à variabilidade no comportamento de consumo de álcool durante uma sessão, medidas que podem ter o potencial de influenciar a motivação do álcool, como as expectativas de álcool, e associar diferenças no histórico recente de consumo de álcool e podem refletir as respostas subjetivas dentro da sessão ao álcool. O apoio à eficácia desse procedimento também foi publicado em outros lugares, mostrando maior resposta subjetiva em termos de desejo por mais álcool 27,28,29,38 e maior consumo de álcool 39.

Como a administração intravenosa do álcool é associada a cálculos individualizados baseados em PBPK da taxa de infusão, uma melhora significativa sobre os métodos de álcool oral (que pode ter uma diferença de 3-4 vezes) é alcançada19. O CAIS reduz significativamente essas diferenças interindividuais na distribuição e eliminação do álcool, contornando a absorção gastrointestinal. Usando o algoritmo baseado em modelo PBPK20, o sistema prescreve então a trajetória incremental do BrAC, que pode então ser ajustada pelo pesquisador para seu protocolo específico 22,23,27.

Este protocolo fornece uma plataforma para o consumo de álcool que é simples de modificar para corresponder às características que estão sendo estudadas no grupo participante e pode ser ajustada para refletir a questão do interesse. Por exemplo, a inclusão de uma fase de priming foi específica para este estudo; outras opções são remover a fase de escoramento ou fornecer um nível de destino ou exposição específica. Tais modificações incluem ajustes nas propriedades de recompensa, o trabalho necessário para alcançar uma recompensa, o tempo de entrega de álcool, o tempo do estudo, o corte de segurança e a capacidade de incluir uma recompensa alternativa, comumente placebo (por exemplo, soro fisiológico).

Em experimentos com ingestão de álcool, a atenção à segurança limita a quantidade de álcool disponível ao participante para entrega ao longo de um estudo; o pico de pico resultante do BrAC é tipicamente muito menor do que um participante consumiria fora do laboratório. Utilizando infusão intravenosa combinada com modelagem PBPK individualizada e em tempo real da trajetória futura do BrAC, o sistema controla a exposição. Um limite de segurança pode ser prescrito, e todos os participantes têm acesso a picos de BrACs típicos de bebedeira, se quiserem. Atualmente, os limites de segurança recomendados são de 120 mg/dL em bebedores moderados, 150 mg/dL em bebedores pesados e 180 mg/dL em bebedores dependentes. No paradigma de livre acesso, alguns bebedores ainda alcançarão e manterão esses limites. No paradigma de RP, o pico de exposição do BrAC pode ser limitado especificando a sequência de requisitos de conjunto de trabalho, dada a exposição incremental de recompensa escolhida. Utilizando um método de proporção progressiva, o resultado utilizado para medir o desejo de álcool é a quantidade de trabalho produzido para receber uma exposição ao álcool que satisfaz esse desejo. Além disso, a medida de falsos botões pode ser uma limitação. Outros fatores podem influenciar o número de falsos botões, como fadiga, o tipo de botão usado (nosso botão versus um clique em um mouse) ou intoxicação alcoólica. Variações dessa abordagem aplicadas por Plawecki et al. têm sido utilizadas para superar essa limitação usando uma tarefa de RP modificada chamada Tarefa de Atenção Constante (CAT)25,26.

A limitação mais importante é a falta de um ambiente naturalista, pois esse procedimento é normalmente feito em ambiente hospitalar ou laboratorial e utiliza um método de administração de álcool fora da experiência do participante. Mais benéficas, eliminando pistas ambientais para o consumo de álcool, essas restrições permitem aos experimentadores a flexibilidade de introduzir esses elementos de volta ao experimento. Por exemplo, a tela do computador pode ser formatada para incluir uma configuração de barra, a sala onde o experimento é conduzido pode ser alterada para parecer mais como uma barra, pistas olfativas de álcool ou pistas visuais de álcool também podem ser introduzidas.

A importância deste método é que ele fornece controle direto da exposição incremental do BrAC, alcance de produção e flexibilidade em termos de entrega de álcool que os métodos de álcool oral não podem fornecer. É importante ressaltar que esse paradigma de autoadministração intravenosa de álcool de proporção progressiva traduz o esforço de trabalho em exposições consistentes dentro e entre os participantes e produzem resultados facilmente mensuráveis. O arquivo configurado definindo sequências de trabalho e exposições incrementais de recompensa é simples de modificar e adaptar para experimentos. Um método alternativo para prescrever trabalhos que utilizem álcool intravenoso e proporção progressiva inclui um componentede atenção 25,26. Este método exige que o participante trabalhe para o álcool com base na realização de uma tarefa que requer atenção constante para realizar com sucesso. Este método se adapta para compensar tanto os efeitos do álcool quanto a fadiga.

Uma das aplicações mais importantes para este método é o desenvolvimento de medicamentos no ambiente laboratorial. A aplicação desse sistema às populações clínicas relevantes é uma direção altamente promissora e importante para determinar a eficácia dos medicamentos na motivação para recompensas alcoólicas. O teste-reteste deste protocolo suporta a confiabilidade das medidas, enquanto a proporção progressiva alivia a preocupação dos bebedores mais pesados que atingem o teto do BrAC, mantendo uma medida que aborda diretamente a motivação para a busca de álcool. Além disso, o uso deste protocolo pode proporcionar uma melhor oportunidade para examinar determinantes genéticos e ambientais da busca de álcool.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Este trabalho foi apoiado pela Divisão de Abuso de Álcool e Alcoolismo da Divisão de Pesquisa Clínica e Biológica (Z1A AA 000466). O software CAIS foi desenvolvido com o apoio de Sean O’Connor, Martin Plawecki, James Hays e Victor Vitvitskiy do Indiana Alcohol Research Center (P60 AA 07611). Martin Plawecki também é apoiado pela NIAAA R01 AA027236. Os paradigmas do CAIS-PR foram desenvolvidos com mais apoio de Ulrich Zimmermann e Vijay Ramchandani. Os autores agradecem à Dra. Mary Lee, Dr. Nancy Diazgranados, Dr. David T. George e Enfermeira LaToya Sewell pelo apoio médico e pela segurança de monitoramento dos participantes, bem como pelo Dr. Reza Momenan pelo apoio operacional. Os autores também gostariam de agradecer aos funcionários do hospital 5-SW e da clínica de álcool 1-HALC do NiH Clinical Center. Os autores agradecem aos assistentes de pesquisa pelo apoio operacional do estudo, incluindo Molly Zametkin, Jonathan Westman, Kristin Corey, Lauren Blau e Courtney Vaughan. Finalmente, os autores agradecem e apreciam a supervisão clínica e a orientação do falecido Dr. Daniel Hommer.

Materials

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
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Progressive-ratioAlcohol Self-administrationAlcohol RewardAlcohol Use DisorderRisky DrinkingMedicationIntravenousHuman ParticipantsComputer ControlSoftwareExperiment Setup

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Stangl, B. L., Byrd, N. D., Soundararajan, S., Plawecki, M. H., O’Connor, S., Ramchandani, V. A. The Motivation for Alcohol Reward: Predictors of Progressive-Ratio Intravenous Alcohol Self-Administration in Humans. J. Vis. Exp. (182), e63576, doi:10.3791/63576 (2022).
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