评估深部脑刺激对静脉内甲基苯丙胺自我给药影响的通用方法

本实验的总体目标是评估深部脑刺激对啮齿类动物静脉注射甲基苯丙胺用药环境在时间和空间上分离后的效应。该方法有助于回答成瘾精神病学领域的一些关键问题，例如：对特定脑区进行电刺激是否能够减少药物滥用行为？在何种情况下这种疗法最为有效？该技术的主要优势在于，电刺激治疗的实施时间与用药环境在时间上和空间上均相互分离。

这更能近似模拟在人类患者中可能实现的情况。本次操作将由我们实验室的博士后研究员Vinita Batra博士和实验室主管技术员Glenn Guerin先生进行演示。本实验的准备工作已在文本方案中详细说明。

首先，尽快且尽可能平静地将大鼠放入操作箱中，以尽量减少行为学干扰因素。在实验开始前，用 0.1 毫升 0.9% 生理盐水冲洗大鼠的导管，以确保导管通畅。接着，将不锈钢弹簧 leash 连接到啮齿动物背部的引导套管上。

将套管的另一端连接到操作箱上方的防漏液体旋转连接器。为了使大鼠快速学会自我给药任务，每天进行六小时的训练，连续进行四到五天，且每天的训练时间应保持一致。每次按压有效杠杆时，给予一次甲基苯丙胺输注，随后进入30秒的超时阶段，在此期间按压杠杆不再产生任何反应。

在第一周结束时，啮齿类动物将能够熟练地自行注射甲基苯丙胺。在第二周的训练期间，从周一到周五每天进行两小时的实验，以维持并优化其静脉注射甲基苯丙胺的自我给药行为。继续采用固定比率1的程序，并设置30秒的超时。

当连续三个实验阶段中甲基苯丙胺输注的总次数变化小于百分之十时，即达到稳定且强烈的反应状态。另一个判断稳定强烈反应的指标是：前30分钟内输注的累积次数大于第二个30分钟内的累积次数。当大鼠形成这种药物摄入模式时，表明其已出现成瘾行为，而不仅仅是随意使用。

每次实验结束后，准备一支注射器用于冲洗导管，并将系带从啮齿类动物背部断开。使用含有800 IU链激酶的0.1毫升0.9%生理盐水溶液冲洗大鼠导管，以防止血液凝结。冲洗后，将套管插入每个导向套管中，以防堵塞。

然后，将大鼠放回其饲养笼中。参见文本方案，了解如何检测导管通畅性以及如何解决本实验中的常见问题。为本实验准备10至12个聚甲基丙烯酸甲酯（Plexiglas）盒子。

在每个箱子上，用硬质不透明纸覆盖三面外壁，以防止大鼠相互看见。但需保持前壁透明，以便在刺激过程中观察动物。接下来，用硬质面板部分覆盖箱子顶部，以防止大鼠逃出，同时仍保持空气流通。

在上层面板上，安装用于连接啮齿类动物头帽与刺激系统的换向器。DBS 实验应使用能够向多个动物同时提供恒定电流的刺激系统，且该系统应包含可编程接口。

使用定制长度的电缆，将刺激器的通道端口连接到每个换向器的上部电子基座。然后，使用外覆不锈钢弹簧的16英寸电缆，将换向器的下部电子基座连接到大鼠颅顶植入电极的基座上。该电缆应允许大鼠在围栏内各个区域自由活动，同时不会对颅顶基座产生明显张力。

当大鼠四肢着地时，电缆的长度通常只需能够到达其头部可活动的范围即可。在系统编程时，使用可视化编程语言来设定每个设备为实现实验终点所需执行的功能，以及将要存储和/或实时显示的数据。在实验开始之前，需在可视化控制面板中设定所需的频率、脉冲宽度和幅度。

大鼠高频刺激的典型参数与临床人体深部脑刺激所用参数相似：频率为130至180赫兹，脉宽为60至90毫秒，电流幅度为100至250微安。在进行脑刺激实验时，将大鼠放入箱内后，需将换向器上的不锈钢弹簧电缆连接至头帽上每个电极的基座。

首先，使用 5 微安电流、1000 赫兹频率持续 2 秒，测试每个电极的阻抗。如果电极的阻抗小于或等于 125 千欧姆，则继续进行实验。但如果不符合该条件，则应考虑将动物退出实验，因为电极的电阻可能导致电流降低至可能低于治疗水平的强度。

开始进行一到两次模拟训练，以使大鼠适应实验环境。在这些模拟训练期间不施加任何主动治疗。每次模拟训练结束后，立即将大鼠转移至操作箱中，进行每日两小时的静脉注射甲基苯丙胺自我给药实验。

实验中，将大鼠平衡分配至两个组别：一组为接受有效刺激的刺激组，另一组为接受模拟刺激的假刺激组。每天进行一次深部脑刺激，持续五天，每次三小时。在每次刺激过程中，需对动物进行仔细观察，以判断刺激是否引起明显的行为改变。

每次深部脑刺激结束后，立即开始大鼠每日的静脉内甲基苯丙胺自我给药训练。在植入静脉颈静脉导管和颅内深部脑刺激电极后，大鼠经过两天的延长获取甲基苯丙胺阶段，即建立起并逐步增加了药物自我给药行为。随后，将大鼠转入每日两小时的强化训练时间表，以避免甲基苯丙胺毒性，并建立稳定的反应速率，以便后续通过各种治疗干预手段进行调控。

在操作性训练的第六天，大鼠对摄取药物的动机增强，表现为出现药物摄入的前置负荷模式。此模式在随后的训练中基本保持稳定。在确立了这种稳定的药物滥用模式后，按照所述方案给予深部脑刺激。

这导致操作性静脉内甲基苯丙胺自我给药显著减少。一旦掌握该技术，每组使用约十至十二只动物，可在两到四周内完成实验。由于使用甲基苯丙胺的啮齿类动物颅骨螺钉帽和静脉导管的使用寿命有限，该方法非常适合用于测试深部脑刺激的效果。

该方法可用于研究不同的电学参数、脑区靶点以及新型刺激递送模式，还可用于探索电刺激疗法与药物联用，从而实现持久的行为学改变。