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.
필로폰 인해 시냅스 모노 아민의 급성 증가, 특히 도파민에 강렬하고 장기간의 행복감을 생산하는 정신 자극제입니다. 필로폰 의존은 전 세계적으로 약 25-34000000 사용자와 전혀 입증 된 치료 1, 2와 전염병의 건강 문제입니다. 메탐페타민에 대한 의존성 신규 한 치료 전략의 개발이 상당히 요구되고있다. 깊은 뇌 자극 (DBS)은 두뇌 "심장 박동"파킨슨 병, 근육 긴장 이상, 그리고 3 태성 진전 비롯한 특정 질환에서 발생하는 신경 세포 파괴 소성 패턴을 정상화를 사용하여 신경 외과 절차이다. 최근 인간의 경우 보고서는 DBS는 알코올 및 약물 의존에 대한 효과적인 치료가 될 수 있지만, 정신 자극제에 대한 임상 증거 (예 :., 코카인, 필로폰)이 4-8을 제한하는 것이 좋습니다.
연속 깊은 뇌 자극이 currentl 그대로Y는 연습 환자와 그 / 그녀의 가족에서 예외적 인 협력이 필요합니다. 꼼꼼한 상처 치료 및 개인 위생에도 결과 균혈증과 정맥 약물을 사용하지 않는 환자에서 감염에 취약 기본 맥박 조정기 하드웨어를 보호해야합니다. DBS 장치의 정기적 추적 시스템의 개방 루프 설계 주어진 필요가있다; 경험이 풍부한 의사 일상 클리닉 약속 3시 대상의 증상을 감소시키는 현대 DBS의 설정을 변경합니다. 이 치료의 패러다임은 그들의 도전 정신 사회적 상황에 코카인과 암페타민 사용자로 제한됩니다. 여러 설치류 연구는 치료가 약물 사용 환경 9-11에서 코카인 자기 관리 절차 중에 연속적으로 전달 될 때 DBS의 효과를 검토하여이 비현실적 패러다임을 모방했다.
두개 같이 내주 하드웨어를 필요로하지 않는 불연속 기법 비 침습적자기 자극 (TMS)은, 물질 사용 장애 (12)의 치료를위한 더 나은 옵션이 될 수 있습니다. TMS는 비 침습적 하루 동안 특정 뇌 대상 전기 필드, 간헐적 인 치료를 생성하는 외부 headcoil를 사용하여 제공됩니다. H 코일 또는 "깊은"은 TMS가 잠재적 인 사용을 확대 13,14, 피질 부위에 추가로, 깊은 뇌 자극 구조가되도록 최근 출현. 두 치료법은 기본 약물 사용의 경우보다 다른 환경에서 세션 동안 연속적으로 일련의 전달 및 약물 의존 13,15-17 인간과 쥐 실험 모두에서 약속을 보여 주었다. 그들이 폭력적이거나 산만 한 행동 (18)을 체험 할 수있는 경우 필로폰 의존 환자를 치료하는 창 가능성이 거리 binges 동안하지, 같은 법원이 의무적으로 재활 등의 금주 기간 동안있을 것입니다. 따라서,이 문서의 목적은 일시적이다 전기 자극의 전달을 설명하는 것입니다공간적으로 더 밀접 IV의 암페타민 의존의 치료를위한 인간에서 무엇이 가능한지에 근사 약물 사용 환경으로부터 분리한다.
뇌 심부 자극술의 정확한 메커니즘이 완전히 특징되지 않지만, 모터와 정신 질환 모두 DBS의 효과는 전기 치료와 시간 6,22-26을 통해 다양한 피질과 대뇌 피질의 뇌 영역의 기능 사이의 역동적 인 상호 작용이 발생할 수 있습니다. 설치류에 필로폰 전달의 비 조건부 방법은 27,28 잘 설명되어 있지만,이 방법은 약물의 약물 동태 학 및 신경 화학적 효과 27 ~ 29의 개별 연구에 가장 적합합니다. 조작 적 IV 약물 자기 관리는 약물에 대한 동기 부여의 요소를 통합하여, 이상적으로 DBS와 같은 전기 치료는 시간이 지남에 병적 인 행동과 상호 작용하는 방법의 연구에 적합합니다. 우리가 설명하는 절차는 다른 환경에서 우발 메스 암페타민 사용에 대한 하나의 환경에서 DBS의 효과를 검사합니다.
우리의 IV의 필로폰 자기 administ의 세 가지 주요 단계가 있습니다배급 패러다임 : 긴 액세스 세션 동안 신속한 수집 및 약물 섭취의 상승 1) 유도, 이후 짧은 액세스 세션 동안 약물 섭취의 안정, 높은 비율의 2) 유지 관리 및 약물 복용의 전면 적재 패턴의 3) 개발. 비용 효율적이고 이상적 정신 자극제를 사용하여 설치류 헤드 캡의 잠재적으로 제한 수명 주어진 DBS의 효과를 테스트하기에 적합한 양이다 실험 당 12 래트 -이 패러다임은 10 2-3주 시간 내에 달성 될 수있다. 긴 19,30,31 액세스의 기간을 포함 다른 패러다임 등이 절차는 상당히 물질 사용 장애의 일부 측면을 시뮬레이션; 그것은 레크리에이션 사용 19,30 대 인간의 의존성의 중요한 측면이다 초기 세션 "약물 로딩,"로 약물을 얻기 위해 사용과 높은 동기 부여의 두 상승을 보여줍니다. IV의 필로폰 긴 액세스 노출이 설치류는인지 적자 (32)을 보여, 약물 치료 33, 약물 동태 학 (34)과 신경 화학적으로 별개의 응답은 짧은 액세스 노출 설치류보다 만성 메스 암페타민 사용 장애로 고통 인간에게 더 유사하다 (35)을 변경합니다.
마찬가지로 우리의 깊은 뇌 자극 절차의 세 가지 주요 단계가 있습니다 : 하나 또는 두 개의 "모의"세션의 머리 밧줄 연결을 포함 DBS 환경, 1) 요법 이니, 2) 매일, 상용 시스템을 사용하여 활성 자극의 간헐적 인 배달, 3) DBS의 분리 및 약물 설정 이후에 전송. 이 패러다임은 다소 전통적인 연속 DBS보다 TMS 같은 비 침습적 치료의 과정을 모방하도록 설계된다. 완전 이식, 일반적인 운동 장애 3에 사용되는 것과 같은 프로그램 DBS 시스템은 여러 가지 전술 한 이유로 정신 자극제 의존을 앓고있는 환자의 변두리에 가능한 것입니다. Intermitten더 나은이 환자 인구에 적용 할 수있다 TMS 같은 위험도가 높은 수술과 사후를 포함하지 않는 전기 치료 전략을, t. 우리가 기술 한 방법은 연구자가 개발하고 제한된 시간 내에 약물 환경 외부에서 전달되는 동안 마약 관련 동작을 수정할 수 있습니다 치료 전략을 구체화 할 수 있습니다. 축적 증거가 특정 신경 생리 학적 결손 (23) 후에 모방 또는 치료 중단 후 전신 약물 (36)을 발휘 몇 주 동안 정신 및 약물 관련 행동에 긍정적 인 효과를 오래 지속과 결합 과도 두개 전기 자극.
초기 우수한 수술 기법과 강렬한 약물 사용 중에 여러 수술 사이트의 지속적인 관리를위한 요구 사항은이 방법의 주요 제한 사항입니다. IV 카테터 또는 DBS 전극 중 하나가 비 작동 및 / 또는 감염 될 경우, 쥐해야연구를 종료합니다. 엄격한 무균 기술에서 경정맥 카테터 및 두개강 내 전극 게재 위치를 가장 독립적으로이 절차를 시작하기 전에 경험이 풍부한 연구자에서 배운됩니다.
. 자극 파형, 펄스 폭, 주파수, 진폭), 2) 다른 잠재적 인 치료 뇌 타겟 (예 – – 핵 중격 의지 1) 다른 자극 파라미터 (예 :.이 절차의 검토를 포함하여 여러 변형 및 미래 연구, 의무가있다 코어, 내측 전두엽 피질, 중뇌, habenula), 3) 다른 DBS 전달 패턴 (예를 들어, -. 매일 DBS 배달, 주간 DBS 배달, DBS 이전에 가장 흥미로운 아마도 조작 적 세션, DBS 인수 전), 그리고, 다양한 간격으로, 4) 짧은 기간 DBS의 조합과 선택적 경로의 optogenetic 자극을 모방 행동 수정 (36)을 지속 발휘 제약 에이전트.
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 |