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Extended Attenuation of Corticostriatal Power and Coherence after Acute Exposure to Vapourized Δ9-Tetrahydrocannabinol in Rats

Nelong, Tapia Foute1,*; Jenkins, Bryan W. MSc2,*; Perreault, Melissa L. PhD1,#; Khokhar, Jibran Y. PhD2,#

doi: 10.1097/CXA.0000000000000063
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Introduction: Over 14% of Canadians use cannabis, with nearly 60% of these individuals reporting daily or weekly use. Inhalation of cannabis vapour has recently gained popularity, but the effects of this exposure on neural activity remain unknown. In this study, we assessed the impact of acute exposure to vapourized Δ9-tetrahydrocannabinol (THC) on neural circuit dynamics in rats.

Objectives: We aimed to characterize the changes in neural activity in the dorsal striatum (dStr), orbitofrontal cortex (OFC), and prefrontal cortex (PFC), after acute exposure to THC vapour.

Methods: Rats were implanted with electrode arrays targeting the dStr, OFC, and PFC. Rats were administered THC (or vehicle) using a Volcano vapourizer and local field potential recordings were performed in a plexiglass chamber in a cross-over design with a week-long washout period.

Results: Decreased spectral power was observed within the dStr, OFC, and PFC in the gamma range (>32–100 Hz) following vapourized THC administration. Most changes in gamma were still present 7 days after THC administration. Decreased gamma coherence was also observed between the OFC–PFC and dStr–PFC region-pairs.

Conclusion: A single exposure to vapourized THC suppresses cortical and dorsal striatal gamma power and coherence, effects that appear to last at least a week. Given the role of gamma hypofunction in schizophrenia, these findings may provide mechanistic insights into the known psychotomimetic effects of THC.

Introduction: Plus de 14% des Canadiens consomment du cannabis, et près de 60% d’entre eux ont déclaré en faire une consommation quotidienne ou hebdomadaire. L’inhalation de vapeurs de cannabis a récemment gagné en popularité, mais les effets de cette exposition sur l’activité neurale restent inconnus. Dans cette étude, nous avons évalué l’impact de l’exposition aiguë au Δ9-tétrahydrocannabinol (THC) sur la dynamique du circuit neural chez le rat.

Objectifs: Nous avons voulu caractériser les changements d’activité neuronale dans le striatum dorsal (dStr), le cortex orbitofrontal (OFC) et le cortex préfrontal (PFC), après une exposition aiguë à la vapeur de THC.

Méthodes: Des réseaux d’électrodes ciblant le dStr, l’OFC et le PFC ont été implantés dans des rats. Les rats ont reçu du THC (ou un véhicule) à l’aide d’un vaporisateur Volcano® et des enregistrements du potentiel de champ local ont été réalisés dans une chambre en plexiglas dans une configuration croisée avec une période de sevrage d’une semaine.

Résultats: Une diminution de la puissance spectrale a été observée dans les niveaux dStr, OFC et PFC dans le registre gamma (> 32–100 Hz) après l’administration de THC vaporisé. La plupart des modifications du gamma étaient toujours présentes 7 jours après l’administration de THC. Une diminution de la cohérence gamma a également été observée entre les dyades de régions OFC-PFC et dStr-PFC.

Conclusion: Une seule exposition au THC vaporisé supprime la puissance et la cohérence des rayons gamma striatals dorsaux et corticaux, effets qui semblent durer au moins une semaine. Étant donné le rôle de l’hypofonction gamma dans la schizophrénie, ces résultats pourraient fournir des connaissances sur le mécanisme des effets psychotomimétiques connus du THC.

1Department of Molecular and Cellular Biology, University of Guelph, Guelph, Ontario, Canada

2Department of Biomedical Sciences, University of Guelph, Guelph, Ontario, Canada. *,#: Both authors contributed equally.

Corresponding Author: Jibran Y. Khokhar, PhD, Assistant Professor, Department of Biomedical Sciences, University of Guelph, 50 Stone Rd E, Guelph, ON, Canada N1G1C5. Tel: +1 519 824 4120x54239; e-mail: jkhokhar@uoguelph.ca

The authors report no conflicts of interest.

Received May 17, 2019

Accepted July 9, 2019

© 2019 by Lippincott Williams & Wilkins, Inc.
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