脑声常谈丨动物自身给药实验方法（2）

大鼠自身给药实验（self-administration in rats）是一种行为药理学实验方法，主要用于研究药物的滥用潜力、成瘾性机制以及药物寻求行为。在该实验中，动物（通常是大鼠）通过某种操作（如按压杠杆或触动传感器）来给自己注射或摄入药物（如可卡因、海洛因、酒精或尼古丁等）。这种方法模拟了人类药物滥用的行为模式，因此对于理解药物依赖的神经生物学基础和开发戒治策略具有重要意义。自身给药是最能反映人类静脉主动觅药和用药行为的动物模型，使客观考察药物成瘾者的主动强迫性用药这一行为特点成为可能，是评价药物精神依赖潜能的重要模型。

脑声常谈丨动物自身给药实验方法（1）

实验设置

1. 操作条件：实验通常在一个特制的操作箱中进行，箱内装有杠杆或传感器，当动物执行正确操作时，通过自动注射泵向动物体内注射药物或通过饮水系统让动物摄入药物溶液。

2. 强化程序：实验采用固定比率（Fixed Ratio, FR）强化程序最为常见，意味着动物必须完成一定次数的操作（如按压杠杆5次）才能获得一次药物注射。其他强化程序如变量比率（Variable Ratio, VR）也可以使用，以更接近人类药物滥用的不可预测性。

3. 药物剂量：开始时，通常使用较低剂量的药物，逐渐增加以达到稳定的自我给药行为。药物的种类和剂量根据研究目的而定。

4. 行为观察：通过视频监控和自动化系统记录动物的操作次数、药物摄入量、活动模式等行为指标，以及药物效应下的生理变化。

研究目的

• 成瘾性评估：确定药物是否具有成瘾性，以及成瘾的强度和速度。

• 机制研究：探究药物成瘾的神经生物学机制，包括涉及的脑区、神经递质系统和基因表达变化。

• 干预测试：评估潜在的戒毒药物或治疗方法的有效性，通过观察其对自我给药行为的影响。

自身给药实验为理解药物滥用的复杂性提供了强有力的工具，同时也促进了对成瘾治疗策略的开发。具体方法介绍如下（以甲基苯丙胺建立的大鼠自身给药模型为例）

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手术：

每只大鼠吸入异氟烷5%浓度诱导麻醉后转异氟烷2%~3%维持麻醉，同时皮下给予阿托品，仰卧固定，大鼠肌反射消失后，表明麻醉成功，可以进行手术。在颈部右侧剪开皮肤，分离皮下组织，将静脉插管的近心端从脑部途经耳后引入颈部，游离右侧颈静脉，结扎颈静脉远心端，颈静脉剪一口，将静脉插管插至心房窦，通入肝素，确定是否通畅及插入血管中后，固定插管，缝合颈部皮肤，用氯化钠注射液清洗伤口。将静脉插管的远心端经皮下从背部引出，缝合皮肤。术后恢复5~7d，给予美洛昔康镇痛，根据恢复期大鼠的状态，将不符合实验要求（无回血，体重下降等）的大鼠剔除。

自身训练实验：

选用成功建立颈静脉通路的雄性SD大鼠30只，随机分为溶媒对照和给药组，每天采用固定比率程序FR1下对大鼠进行自身给药训练。每天训练2h，连续训练7d，前3d根据大鼠的给药情况轻轻挪动大鼠触有效鼻触3~5次，最后统计时将人为训练次数扣除。为了防止摄入过量药物，大鼠每天的给药次数达到50次，程序自动终止。泵转动次数计为给药次数，每天实验结束记录大鼠给药次数和有效鼻触次数。如果训练药物组有8只及以上动物的给药次数连续3d内变异系数在20%以内，则实验结束。

固定频率和累进频率实验

根据恢复期大鼠的状态，选取状态良好且静脉导管通畅的大鼠，进行甲基苯丙胺（METH）自身给药训练。在训练前用75%医用酒精擦拭自身给药箱子和给药管路，用生理盐水冲洗管子，重复4次以上。随后使用无菌蒸馏水将每个自身给药笼子的给药泵的泵速进行校正：收集60s内泵出蒸馏水并称重，重复3-5次后取平均值，即为该注射泵的泵速。将大鼠放入笼内，将大鼠背部的导管与自身给药笼子内的给药管路连接。启动实验程序，用固定比率程序FR1对大鼠进行每天4h训练。笼内左鼻触为有效鼻触，右鼻触始终不能获得METH为无效鼻触。自身给药程序启动时，笼内状态为：笼灯熄灭、左鼻触灯亮、右鼻触灯熄灭，无任何噪音。将大鼠放入笼子后，在有效期内触碰左鼻触可获得3-5s的METH注射（程序根据大鼠体重计算），此时左鼻触灯立即熄灭，笼灯亮，并伴随有泵声，给药结束后，笼灯立刻熄灭。随后进入20s的不应期（在这期间，大鼠触碰有效鼻触也无法获得METH）。为了防止药物过量，最大注射次数为70次，即大鼠达到给药次数后，程序会自动终止。根据大鼠连续几天的实际给药次数和给药间隔，有效鼻触数明显高于无效鼻触数并且达到基本稳，即可判断该大鼠获得了自身给药行为。训练成功后，可进行为期14天的固定频率给药实验。在METH累进比率（PR）给药程序下，大鼠为了获得下一次METH注射，需要的触碰有效鼻触数递增，以此类推：1、2、4、5、8、11、15、20、24、32、40、49、62、77、95、116、145、178、209、268、329、402、482、603等。最后一共获得的METH药物总数称为断点（Break Point）。PR程序维持6h，在测试中，如果大鼠在1h内未触碰，即没有得到药物，程序自动停止。

METH自身给药行为的消退和重建大鼠维持14天的METH自身给药后，将其放回单笼饲养的环境。进行两周的戒断，在戒断期间，保持水和食物的充足。在戒断的第二周，进行消退实验。在METH消退程序下：将大鼠置于自身给药笼内，此时触碰有效鼻触孔后无药物注射，且没有笼灯、线索灯和泵声。记录每天有效和无效鼻触次数，消退每天1h，持续一个星期。大鼠戒断14天后，分别进行线索诱导和药物诱导的重建。线索诱导重建行为：在最后一次消退后。将大鼠放入自身给药笼中，使用FR1程序但是不加METH。大鼠触碰有碰效鼻触，给药泵空转（45s，程序会根据大鼠体重计算），同时伴随相关线索的条件刺激，如灯光和声音等，实时记录有效和无效鼻触次数。药物诱发复吸行为：在最后一次觅药戒断消退训练后24h，使用小剂量药物进行点燃。大鼠腹腔注射1mg/kg的METH后放入自身给药笼内，使用消退程序记录有效和无效鼻触次数。

Fig1 大鼠自身给药实验系统，上海欣软

文献引用：

1.Camí J, Farré M. Mechanisms of disease drug addiction[J]. N Engl J Med, 2003, 349: 975-986.

2.徐星.PLCβ1-PKCα-CREB信号通路在甲基苯丙胺诱导大鼠神经毒性和自身给药的机制研究[D].宁波大学,2020.

3.Xu X, Pan J, Li X, et al. Inhibition of Methamphetamine Self-Administration and Reinstatement by Central Blockade of Angiotensin II Receptor in Rats[J]. J Pharmacol Exp Ther, 2019, 369(2): 244-258.

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