Behavioral and neurophysiological transformations elicited by repeated amphetamine exposure in Wistar rats
Abstract
Background: Substance use disorder is a chronically relapsing brain disease, causing substantial mortality and morbidity world-wide. Currently, there is no efficacious treatment for substance use disorder. Elucidating the neural underpinnings of substance use disorder can aid in defining new targets for pharmacological treatment. Objective: To investigate behavioral and neural changes following repeated amphetamine exposure and two weeks of abstinence. Methods: An experimental study in the Wistar rat. Assessment of behavioral sensitization in the locomotor activity box. Assessment of risk-taking behavior in elevated plus maze. Lastly, electrophysiological recordings of basolateral amygdala, nucleus accumbens shell and medial prefrontal cortex were performed. Results: Five days of amphetamine-exposure is sufficient to induce behavioral sensitization, this coincided with an increase in time spent in center-zone. After two weeks of withdrawal, we saw no change in time spent in closed arms but a decrease in entries into the closed arms in the amphetamine-treated animals. Electrophysiological field potential recordings showed reduced evoked potential strength in basolateral amygdala (BLA), which was reversed by GABAA-receptor antagonist bicuculline, as well as an increased disinhibition during GABAA-receptor antagonist bicuculline perfusion. Synaptic output from the nucleus accumbens or medial prefrontal cortex were not significantly modulated by treatment. Conclusion: Repeated exposure to amphetamine produces sustained neuroadaptations in GABAergic signaling in brain regions associated with emotions, which could promote risk-taking behavior during drug abstinence.
Degree
Student essay
Other description
Beroende är en hjärnsjukdom som orsakar omfattande lidande och drabbar människor över hela jorden. En rad beteenden som människor uppvisar vid beroende kan undersökas i djurmodeller och i den här studien har vi använt oss av råttor. Råttan och människans hjärnor är olika men många viktiga kretsar är evolutionärt bevarade. Vi tror att symptom på beroende som vi ser i råttornas beteende kan förklaras med mätbara förändringar i hjärnan. Med en bättre förståelse av hjärnans kretsar så tror vi att vi kan hitta bättre behandlingar för denna utsatta grupp människor.
I det här projektet har vi undersökt hur råtthjärnan påverkas av upprepad amfetaminbehandling följt av amfetaminabstinens. Detta i hopp om att bättre förstå oss på de kretsar i hjärnan som är involverade i amfetaminberoende och beroende i allmänhet. Vi har därför injicerat arton råttor vid fem tillfällen under en period på sju dagar, med antingen amfetamin löst i koksalt eller med endast koksalt, som kontrollgrupp. Vi har mätt förändringen i beteende hos råttor genom två olika beteendeförsök och mätt skillnader i hjärnans kretsar med hjälp av elektrofysiologiska fältpotentialsmätningar.
I våra beteendeförsök har vi sett att råttor som exponerats för amfetamin upprepade gånger rör sig mer och mer. Detta tyder på en tilltagande känslighet för amfetamin vid upprepad exponering, en sensitisering. Dessutom har vi sett att råttor som fått amfetamin är mer benägna att röra sig i öppna områden och inte längs med väggar, vilket råttor normalt sett
föredrar. Detta kan tyda på att upprepad exponering för amfetamin har en effekt på råttornas riskbenägenhet. Vi har dessutom sett hur de råttor som fått amfetamin två veckor tidigare har en benägenhet att röra sig i upplysta områden framför dunkla områden, vilket vi spekulerar kunna bero på ett drogsökande beteende.
Vi har också mätt i ett hjärnområde som bland annat sammankopplar emotionellt värde med kontext och bidrar till att detta lagras som minnen. Ett exempel på detta är kopplingen mellan en omgivning där man får belöning i form av mat – eller ett ljudet av ett rovdjur som efter ett farligt möte kan associeras till rädsla. Beroendeframkallande droger verkar kunna påverka dessa livsviktiga kretsar och detta tror vi leder till att signaler och beteenden som kopplas till drogen kan agera som påminnelser om drogen och leda till återfall. Sammanfattningsvis kan vi säga att vi i dessa råttor sett att upprepad amfetaminexponering ger upphov till kroniska förändringar i hjärnregioner som är viktiga för emotionella minnen samt en potentiell förändring i risktagande beteende. Vi anser därför att amfetamin och amfetaminabstinens effekter på hjärnan, tillsammans med risktagande beteende, behöver studeras ytterligare då inte tillräckligt är känt om dessa kretsars beskaffenhet och kopplingen till risktagande beteende.
Collections
View/
Date
2022-02-23Author
Vestin, Edvin
Keywords
Substance use disorder. Amygdala. Rat. Locomotor activity. Risk-taking
Language
eng