Разработка метода и программного обеспечения для моделирования состояний азарта и риска у грызунов при внутримозговой самостимуляции

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Обоснование. Метод внутримозговой самостимуляции широко используется для изучения механизмов вознаграждения и аддикции у лабораторных животных.

Цель исследования. Оценка эффективности нового разработанного и апробированного программно-аппаратного комплекса для проведения экспериментов по самостимуляции у крыс, обеспечивающий гибкие режимы стимуляции, приближенные к ситуациям азарта и риска у человека.

Методы. Для управления микроконтроллером-стимулятором создано приложение на языке C# (.NET) с использованием USB-интерфейса и регистрацией в реальном времени. Крысам-самцам Вистар вживляли электроды в вентральную область покрышки (VTA) по следующим координатам: AP=–5,0 мм (от брегмы); L=–0,9 мм; Н=–8,4 мм от поверхности черепа. Животных обучали реакции самостимуляции в двухпедальной камере Скиннера, применяя фиксированный режим FR1-3 при пороговом значении силы тока. После обучения одну из педалей переводили в режим переменного соотношения VR3-6, повышая при этом силу раздражающего тока на 15%. После стабилизации реакции самостимуляции исследовали поведение крыс.

Результаты. Была апробирована новая программа, которая обеспечивала длительную и стабильную генерацию биполярных импульсов (1–1000 мкА, 100 Гц) с точной временной меткой. В зависимости от параметров стимуляции животные предпочитали либо режим переменного соотношения VR3-6, либо режим фиксированного подкрепления FR1-3. Снижение вероятности срабатывания на педали с переменным подкреплением (VR) приводило к смещению предпочтения нажатий в сторону педали с фиксированным режимом (FR). Курсовое внутрибрюшинное введение антидепрессанта селективного ингибитора обратного захвата серотонина пароксетина в дозе 1мг/кг×сут в течение 7 дней в однократном опыте привело к изменению соотношения числа нажатий на педаль в сторону предпочтения режима фиксированного подкрепления FR1-3.

Заключение. Разработанный комплекс может успешно тестировать состояния грызунов, приближенные к ситуациям азарта и риска, при формировании игровой зависимости у человека. Курсовое введение антидепрессанта селективного ингибитора обратного захвата серотонина пароксетина вызвало у животного снижение частоты рискованных выборов, приближенных к проявлениям азарта и риска у человека.

Об авторах

Иван Андреевич Балаганский

Институт экспериментальной медицины

Автор, ответственный за переписку.
Email: balaganskiiivan@mail.ru
ORCID iD: 0009-0002-1752-0785
Россия, 197022, Санкт-Петербург, ул. Академика Павлова, д. 12

Андрей Андреевич Лебедев

Институт экспериментальной медицины; Санкт-Петербургский государственный университет

Email: aalebedev-iem@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0003-0297-0425
SPIN-код: 4998-5204

д-р биол. наук, профессор

Россия, 197022, Санкт-Петербург, ул. Академика Павлова, д. 12; Санкт-Петербург

Сарнг Саналович Пюрвеев

Институт экспериментальной медицины; Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет

Email: dr.purveev@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-4467-2269
SPIN-код: 5915-9767

канд. мед. наук

Россия, 197022, Санкт-Петербург, ул. Академика Павлова, д. 12; Санкт-Петербург

Елена Евгеньевна Ляксо

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: lyakso@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-6073-0393
SPIN-код: 8669-2483

д-р биол. наук, профессор

Россия, Санкт-Петербург

Анна Вячеславовна Радеева

Институт экспериментальной медицины

Email: anyawinteranya@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-6152-4276
SPIN-код: 4735-4292
Россия, 197022, Санкт-Петербург, ул. Академика Павлова, д. 12

Евгений Рудольфович Бычков

Институт экспериментальной медицины

Email: bychkov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8911-6805
SPIN-код: 9408-0799

д-р мед. наук

Россия, 197022, Санкт-Петербург, ул. Академика Павлова, д. 12

Петр Дмитриевич Шабанов

Институт экспериментальной медицины; Санкт-Петербургский государственный университет

Email: pdshabanov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1464-1127
SPIN-код: 8974-7477

д-р мед. наук, профессор

Россия, 197022, Санкт-Петербург, ул. Академика Павлова, д. 12; Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Olds J, Milner P. Positive reinforcement produced by electrical stimulation of septal area and other regions of rat brain. J Comp Physiol Psychol. 1954;47(6):419–427. doi: 10.1037/h0058775
  2. Wise RA. Addictive drugs and brain stimulation reward. Annu Rev Neurosci. 1996;19:319–340. doi: 10.1146/annurev.ne.19.030196.001535
  3. Registration of changes in the level of extracellular dopamine in the nucleus accumbens by fast-scan cyclic voltammetry during stimulation of the zone of the ventral tegmentаl area, which also caused a self-stimulation. Russian Journal of Physiology. 2022;108(10):1316–1328. doi: 10.31857/S0869813922100107 EDN: HVMITZ
  4. Carlezon WA Jr, Chartoff EH. Intracranial self-stimulation (ICSS) in rodents to study the neurobiology of motivation. Nat Protoc. 2007;2(11):2987–2995. doi: 10.1038/nprot.2007.441 EDN: XUUMSB
  5. Wagner U, Goldenberg R, Huston JP. A computerized system for monitoring and controlling intracranial electrical self-stimulation behavior. Behavior Research Methods, Instruments, & Computers. 1990;22:499–506. doi: 10.3758/BF03204433
  6. med-associates.com [Internet]. Intracranial Self-Stimulation Package — Product Description. Available from: med-associates.com/products/icss-package Accessed: 10.04.2025.
  7. Sizov VV, Lebedev AA, Pyurveev SS, et al. A method for training rats to electrical self-stimulation in response to raising the head using a telemetry apparatus to record extracellular dopamine levels. Neuroscience and Behavioral Physiology. 2024;54(1):52–60. doi: 10.1007/s11055-024-01568-z EDN: LVFWOC
  8. Madden GJ, Ewan EE, Lagorio CH. Toward an animal model of gambling: delay discounting and the allure of unpredictable outcomes. J Gambl Stud. 2007;23(1):63–83. doi: 10.1007/s10899-006-9041-5 EDN: YRLOQV
  9. Clark L, Zack M. Engineered highs: reward variability and frequency as potential prerequisites of behavioural addiction. Addict Behav. 2023;140:107626. doi: 10.1016/j.addbeh.2023.107626 EDN: YWPHSG
  10. Rokosik SL, Napier TC. Intracranial self-stimulation as a positive reinforcer to study impulsivity in a probability discounting paradigm. J Neurosci Methods. 2011;198(2):260–269. doi: 10.1016/j.jneumeth.2011.04.025
  11. Pyurveev SS, Sizov VV, Lebedev AA. Registration of changes in the level of extracellular dopamine in the nucleus accumbens by fast-scan cyclic voltammetry during stimulation of the zone of the ventral tegmental area, which also caused a self-stimulation. Journal of Evolutionary Biochemistry and Physiology. 2022;58(5):1613–1622. doi: 10.1134/S0022093022050295 EDN: FWBURZ
  12. Ramshur JT, Morshed BI, de Jongh Curry AL, et al. Telemetry-controlled simultaneous stimulation-and-recording device (SRD) for cortical circuits in freely-moving rats. BMC Biomed Eng. 2019;1:19. doi: 10.1186/s42490-019-0019-7
  13. Persons AL, Tedford SE, Napier TC. Mirtazapine and ketanserin alter preference for gambling-like schedules of reinforcement in rats. Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry. 2017;77:178–184. doi: 10.1016/j.pnpbp.2017.03.027
  14. Egorov AY. Non-chemical (behavioral) addictions: typology, diagnosis and classification issues. Journal of Addiction Problems. 2020;4(187):7–20. doi: 10.47877/0234-0623_2020_4_7 EDN: JKXZWR
  15. Lebedev AA, Pyurveev SS, Sexte EA, et al. Studying the involvement of ghrelin in the mechanism of gambling addiction in rats after exposure to psychogenic stressors in early ontogenesis. J Evol Biochem Physiol. 2023;59(4):1402–1413. doi: 10.1134/s1234567823040316 EDN: WUGJEH
  16. Lippmann M, Bress A, Nemeroff CB, et al. Long-term behavioral and molecular alterations associated with maternal separation in rats. Eur J Neurosci. 2007;25(10):3091–3098. doi: 10.1111/j.1460-9568.2007.05522.x
  17. Hall FS, Wilkinson LS, Humby T, et al. Isolation rearing in rats: pre- and postsynaptic changes in striatal dopaminergic systems. Pharmacol Biochem Behav. 1998;59(4):859–872. doi: 10.1016/s0091-3057(97)00510-8

© Эко-Вектор, 2025

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».