The role of the basolateral amygdala in the conditioned place preference induced by amphetamine

Abstract

The environment repeatedly paired with drugs of abuse can be preferably chosen by animals. Such phenomenon is called conditioned place preference (CPP) and basically consists of two phases; acquisition and expression. The basolateral amygdala (BLA) has been shown to be important in emotional and reward processing. Especially, the BLA to the nucleus accumbens (NAc) circuit is known as one of the major neural pathways to modulate reward seeking behavior depending on the conditioned drug-paired stimuli. However, with respect to the role of BLA, most animal studies used self-administration model, whereas other types of drug addiction model are rare. Furthermore, it is not clearly determined yet how the BLA differentially affects each phase of CPP. In this thesis, the effects of chemogenetic inactivation of the BLA, by itself and in a way of circuit-specific to the NAc and the medial prefrontal cortex (mPFC), on amphetamine (AMPH)-induced CPP were examined. Male Sprague-Dawley rats received adeno-associated virus (AAV), encoding an inhibitory hM4D(Gi), a designer receptor exclusively activated by designer drugs (DREADD), bilaterally into the BLA. In experiment 1, rats received systemic injections of deschloroclozapine (DCZ) (0.02 or 0.1 mg/kg, IP), a selective muscarinic DREADD activator, or saline 15 minutes before the start of each AMPH (2.5 mg/kg) injections and they were tested for the acquisition of CPP with no drugs. In experiment 2, rats received repeated AMPH with no DCZ and they were tested for the expression of CPP with injection of DCZ (0.02 or 0.1 mg/kg, IP). Additional rats were tested for the expression of CPP in a circuit-specific way by injecting AAV encoding retrograde Cre to the NAc core, shell, or mPFC and AAV encoding Cre-dependent hM4D(Gi) to the BLA. It was found that chemogenetic inactivation of BLA neurons inhibited the expression of AMPH-induced CPP, whereas it has no effect on the acquisition. These effects were further manifested by specific inactivation of the BLA to the NAc shell circuit, but not others. Overall, these results suggest that the BLA, especially through the circuit to the NAc shell, mediates the expression of cue-induced drug-associated memory, and further implicate its role in reward-seeking behavior.

중독성 약물과 함께 반복적으로 짝지어진 특정 환경은 약물의 보상효과에 의해서 그에 대한 선호도가 증가할 수 있다. 이와 같은 현상의 동물모델인 조건 장소 선호도 (conditioned place preference)는 기본적으로 획득 단계 그리고 표현 단계, 이렇게 두개의 단계로 구성된다. 기저외측 편도체 (basolateral amygdala)는 감정 및 보상 처리에서 중요한 것으로 알려져 있다. 최근 연구에 따르면, 중격측좌핵 (nucleus accumbens)으로 향하는 기저외측 편도체의 회로는 약물과 단서 자극 (cue)이 짝지어진 기억을 형성하는데 중요한 영향을 준다는 것이 밝혀졌다. 그러나 기저외측 편도체의 기능에 관해서, 대부분의 동물 연구는 약물 자가 투여 모델을 사용하였으며, 조건 장소 선호도와 같은 다른 유형의 약물 중독 모델에 대한 연구가 부족하다. 또한, 조건 장소 선호도의 각단계에서 기저외측 편도체가 어떤 역할을 하는지는 아직 명확하게 밝혀지지 않았다. 이에 따라 본 연구에서는 암페타민에 의해 유도된 조건 장소 선호도가 DREADD (designer receptors exclusively activated by designer drugs)에 의해서 비활성화된 기저외측 편도체와 중격측좌핵으로 향하는 기저외측 편도체 회로의 영향을 받는 지를 관찰하였다. 이를 위하여, hM4Di (Gi) 유전정보를 함유한 아데노 연관 바이러스 (AAV)를 쥐의 양쪽 기저외측 편도체 내에 국소 주입하였다. 첫 번째 실험은, 쥐들에게 암페타민 (AMPH 2.5 mg/kg)에 의한 조건화 (획득 단계)를 시작하기 15분 전에 선택적으로 DREADD 수용체에만 작용하는 DCZ (0.02 mg/kg 혹은 0.1 mg/kg, IP) 혹은 생리식염수를 복강으로 주었다. 두 번째 실험은, 쥐들에게 획득 단계에서는 DCZ 없이 반복적으로 암페타민을 주었으며, 조건화 반응을 확인하는 단계 (표현 단계)에서 DCZ (0.02 mg/kg 혹은 0.1 mg/kg)를 복강으로 주었다. 그리고 회로 연구를 위하여, 쥐들에게 중격측좌핵 중심층 (core) 혹은 각층 (shell)에 역행성 (retrograde) Cre 바이러스를 넣은 후, 두 번째 실험과 같은 방식으로 조건 장소 선호 실험을 진행하였다. 흥미롭게도, 기저외측 편도체의 화학유전적 비활성화에 의하여 암페타민에 의해서 유도된 조건화의 획득 과정이 아닌 표현 과정이 억제되는 것을 관찰하였으며, 이러한 과정에는 중격측좌핵 각층으로 향하는 기저외측 편도체 회로가 관여한다는 것을 확인하였다. 이러한 결과는 기저외측 편도체와 연결된 회로 중에서 중격측좌핵 각층에 대한 기저외측 편도체의 활성화가 약물과 짝지어진 환경에 대한 조건화 기억의 발현을 매개하고, 약물을 추구하는 행동에 있어서 그 역할을 한다는 것을 시사한다.