靜脈自身給藥實驗(Self-administration,SA)方法
藥物的精神依賴性可產(chǎn)生對該藥的渴求,對覓藥行為和用藥行為具有強(qiáng)化效應(yīng)。1937年Skinner報道某些藥物能使動物產(chǎn)生類似或強(qiáng)于自然獎賞的效應(yīng),而這些藥物幾乎都能使人形成依賴,在動物則形成自身給藥。1962年,Weeks發(fā)表了第一篇大鼠靜脈嗎啡SA實驗論文,發(fā)現(xiàn)嗎啡作為正性強(qiáng)化劑能維持動物的操作行為。在隨后的研究中發(fā)現(xiàn),動物的心理依賴不是SA實驗的必備條件;谶@些早期研究,SA實驗被用于藥物獲取的模型,進(jìn)而應(yīng)用于人類藥物的濫用。
2.1實驗原理
SA實驗基于操作式條件反射,實驗動物主動踩壓踏板或碰觸鼻觸器后,獲得一定藥物,這些藥物對動物產(chǎn)生渴望或是厭惡,而這一作用強(qiáng)化了實驗動物的行為,實驗動物通過訓(xùn)練
可以進(jìn)行主動覓藥。在建立操作式條件反射時,大多數(shù)與條件刺激相結(jié)合,如聲音刺激或光刺激,動物在進(jìn)行鼻觸或壓杠時獲得藥物,同時伴隨聲音出現(xiàn)或信號燈關(guān)閉,這些條件刺激可以使動物獲得條件性強(qiáng)化能力。
2.2實驗設(shè)備
SA實驗設(shè)備由行為操作箱、信號轉(zhuǎn)換器和計算機(jī)軟件系統(tǒng)三部分組成,每只動物分配一個操作箱,箱中裝有壓桿或鼻觸器、信號燈、注射泵、聲音發(fā)生器等。動物壓桿或鼻觸后,信號轉(zhuǎn)換器將信號傳入計算機(jī),計算機(jī)通過軟件設(shè)定的程序?qū)⑿盘栔噶顐鞒鲋磷⑸浔茫⑺幬镒⑷氲絼游矬w內(nèi),同時燈光或聲音作為一種信號,使動物建立條件反射。
2.3實驗方法
SA實驗動物多為嚙齒類或靈長類動物,如大鼠、小鼠,恒河猴等。實驗一般分兩個階段:
手術(shù)和訓(xùn)練。實驗前,以食物或水為強(qiáng)化因子,對動物進(jìn)行壓桿或鼻觸訓(xùn)練。
2.3.1手術(shù)SA實驗的給藥方式有多種,如靜脈注射、顱內(nèi)注射、皮下注射和吸入式途徑,藥物通過血液流動,供應(yīng)到大腦。由于靜脈注射是吸毒者濫用毒品的主要途徑,因而在研究中應(yīng)用最廣泛。大鼠實驗一般選用頸外靜脈作為給藥途徑。實驗時,在左鎖骨上緣部位開一個縱向切口,鈍性分離皮下組織,游離出左側(cè)頸外靜脈,將插管一端插入靜脈,自背部經(jīng)頸部皮下打一個皮下隧道到頸部切口,將插管另一端從背部穿出并固定,以便與給藥裝置相連。手術(shù)時注意滅菌,防比感染,長期實驗需要每天通過插管注射少量肝素和抗生素來保證插管的暢通。
2.3.2訓(xùn)練一般來說,動物在手術(shù)后恢復(fù)4天就可以進(jìn)行SA訓(xùn)練,實驗時每只動物在單獨的操作箱中進(jìn)行。根據(jù)研究目的的不同,往往采用不同的實驗程序進(jìn)行,常用的有固定比率(Fixed Ratio schedule, FR)和漸進(jìn)比率(Progressive Ratio schedule, PR)程序。
固定比率是SA實驗最基礎(chǔ)的研究程序,它是指鼻觸或壓桿次數(shù)與給藥次數(shù)的比率保持不變,反應(yīng)的是藥物攝取速度。動物學(xué)會固定比率SA行為,一般需要幾周時間來穩(wěn)定。實驗的藥物劑量由濃度和注射體積決定,實驗進(jìn)行時間取決于藥物的特性、動物的狀態(tài)等因素。研究發(fā)現(xiàn),動物的藥物攝取速度往往會發(fā)生改變,單次注射劑量下降,藥物攝取速率則增加,這是因為藥物濃度變低,動物必須增加單位時間內(nèi)壓桿次數(shù),才能獲得與前次劑量相同的藥物,以滿足對藥物的需求。藥物攝取速率的增加,反應(yīng)了強(qiáng)化效應(yīng)的下降,反之則增加。單一的藥物攝取速度定性地說明了藥物是否能作為強(qiáng)化因子,卻不能反映動物對藥物的渴求程度,所以使用固定比率模式不能合理的評估藥物的強(qiáng)化作用。
漸進(jìn)比率是一種定量評估強(qiáng)化效應(yīng)的有效方法,它是指實驗動物必須增加鼻觸或壓桿次數(shù)來獲得下一次的藥物注射,壓桿或鼻觸比率是逐步增加的。在1961年,Hodos首次在嚙齒類動物中測量蔗糖牛奶的強(qiáng)化效應(yīng),隨后在恒河猴、拂拂、狗中均有研究。不同的實驗室應(yīng)用了大量不同的漸進(jìn)比率方案,比如步階(step)為2的算術(shù)比率(如2, 4, 6, 8......},比率翻倍(如100,200,400,800,或是先步階后翻倍。PR的變化,與藥物種類、訓(xùn)練時間,方案設(shè)置等有關(guān)系。
在漸進(jìn)比率實驗中,反應(yīng)比率增大到一定值時,動物不再進(jìn)行鼻觸或壓桿行為,如果在一個測試周期內(nèi),動物在規(guī)定的一段時間(如1小時)內(nèi)不注射藥物,就將此時所對應(yīng)的比率稱為斷點((Breaking Point, BP),斷點反映了實驗動物為獲取藥物注射所愿付出的最大努力。判斷斷點出現(xiàn)的時間標(biāo)準(zhǔn)因藥物不同而異,比如可卡因?qū)嶒灢捎?小時,安非他明及阿撲嗎啡實驗則采用更長的時間標(biāo)準(zhǔn)。對可卡因SA訓(xùn)練來說,隨著反應(yīng)比率的增大,動物注射行為會陡然停止,所以斷點能很好的反應(yīng)藥物的強(qiáng)化效應(yīng),斷點越大,說明藥物的精神依賴性越強(qiáng)。