Background: A dysfunctional mesocorticolimbic dopamine system has been reported in alcohol dependence and major depressive disorder. Probing mesocorticolimbic dopamine function in severe depression using dextroamphetamine revealed an altered behavioural response and a disrupted mesocorticolimbic circuitry in behavioural and functional magnetic resonance imaging (fMRI) studies. The purpose of this study was to use a similar approach in alcohol dependence. Behavioural Study: to assess dextroamphetamine subjective effects in alcohol-dependent and depressed alcohol-dependent participants. FMRI Study: to assess how the mesocorticolimbic circuitry would respond to a dextroamphetamine challenge in alcohol-dependent participants exposed to alcohol cues. Methods: In both studies, a single oral 30 mg dose of dextroamphetamine was the pharmacological intervention. Behavioural Study: randomized, double-blind, placebo-controlled, between-subject study. Eighteen alcohol-dependent and 22 depressed alcohol-dependent participants were compared using validated self-report drug effect tools (e.g. Addiction Research Center Inventory). FMRI Study: single-blind, between-subject study. FMRI blood oxygen level–dependent (BOLD) activation was measured in 14 alcohol-dependent and 9 healthy control participants during an alcohol-cue exposure task pre- and post-drug. Results: Behavioural Study: DRUG (F1,40=18.6; p<0.001) and GROUP (F1,40=16.6; p<0.001) main effects but no GROUPxDRUG interaction effects (F1,40=0.02; p=0.88) were detected, even when only severely depressed alcohol-dependent individuals were included (F1,30=0.04; p=0.84). FMRI Study: Alcohol-dependent participants exhibited greater ventral striatal activation compared to controls pre-drug and post-drug effect (F1,40=20.1; z=3.8; p<0.001; k>10; (x=10;y=-2;z=-14)). A GROUPxDRUG interaction effect was detected in the medial orbitofrontal cortex (mOFC) (F1,40=21.5; z=4.0; p<0.001; k>10; (x=-12;y=28;z=-20). The alcohol-dependent group exhibited a negligible mOFC response across both pre- and post-drug scanning sessions. In contrast, controls exhibited attenuation of mOFC response post-drug. Conclusion: The lack of significant GROUPxDRUG interaction effects in the Behavioural Study may suggest different neurobiological mechanisms underlying alcohol dependence and depression mesocorticolimbic dysfunction. Alcohol dependence appeared to mitigate the impact of depression severity on participants’ behavioural responses to dextroamphetamine. The FMRI Study data suggest there may be ventral striatal and mOFC disruption in alcohol-dependent participants. We suggest the mOFC may be involved in the reported loss of prefrontal modulation of dopamine cell activity in alcohol dependence. This supports a key role for the mOFC in mesocorticolimbic dysfunction in alcohol dependence.

Background: A dysfunctional mesocorticolimbic dopamine system has been reported in alcohol dependence and major depressive disorder. Probing mesocorticolimbic dopamine function in severe depression using dextroamphetamine revealed an altered behavioural response and a disrupted mesocorticolimbic circuitry in behavioural and functional magnetic resonance imaging (fMRI) studies. The purpose of this study was to use a similar approach in alcohol dependence. Behavioural Study: to assess dextroamphetamine subjective effects in alcohol-dependent and depressed alcohol-dependent participants. FMRI Study: to assess how the mesocorticolimbic circuitry would respond to a dextroamphetamine challenge in alcohol-dependent participants exposed to alcohol cues. Methods: In both studies, a single oral 30 mg dose of dextroamphetamine was the pharmacological intervention. Behavioural Study: randomized, double-blind, placebo-controlled, between-subject study. Eighteen alcohol-dependent and 22 depressed alcohol-dependent participants were compared using validated self-report drug effect tools (e.g. Addiction Research Center Inventory). FMRI Study: single-blind, between-subject study. FMRI blood oxygen level–dependent (BOLD) activation was measured in 14 alcohol-dependent and 9 healthy control participants during an alcohol-cue exposure task pre- and post-drug. Results: Behavioural Study: DRUG (F1,40=18.6; p<0.001) and GROUP (F1,40=16.6; p<0.001) main effects but no GROUPxDRUG interaction effects (F1,40=0.02; p=0.88) were detected, even when only severely depressed alcohol-dependent individuals were included (F1,30=0.04; p=0.84). FMRI Study: Alcohol-dependent participants exhibited greater ventral striatal activation compared to controls pre-drug and post-drug effect (F1,40=20.1; z=3.8; p<0.001; k>10; (x=10;y=-2;z=-14)). A GROUPxDRUG interaction effect was detected in the medial orbitofrontal cortex (mOFC) (F1,40=21.5; z=4.0; p<0.001; k>10; (x=-12;y=28;z=-20). The alcohol-dependent group exhibited a negligible mOFC response across both pre- and post-drug scanning sessions. In contrast, controls exhibited attenuation of mOFC response post-drug. Conclusion: The lack of significant GROUPxDRUG interaction effects in the Behavioural Study may suggest different neurobiological mechanisms underlying alcohol dependence and depression mesocorticolimbic dysfunction. Alcohol dependence appeared to mitigate the impact of depression severity on participants’ behavioural responses to dextroamphetamine. The FMRI Study data suggest there may be ventral striatal and mOFC disruption in alcohol-dependent participants. We suggest the mOFC may be involved in the reported loss of prefrontal modulation of dopamine cell activity in alcohol dependence. This supports a key role for the mOFC in mesocorticolimbic dysfunction in alcohol dependence.

Resumo A nicotina é um alcalóide encontrado em cigarros de tabaco sendo um dos maiores responsáveis pelo vício e por problemas associados ao tabagismo. Com relação ao vício, que é um fenômeno comportamental complexo, ressaltamos a ação da nicotina como um potente agente viciante que altera não só mecanismos celulares como também comportamentais e de aprendizagem. O trabalho para a reversão do vício a drogas como a nicotina é bastante difícil de modo que intervenções alternativas, como o exercício físico, são práticas que têm estado cada vez mais em evidência. Após tratarmos cronicamente ou não ratos com nicotina durante 60 dias e submetê-los ou não a atividade física espontânea por 7 semanas, verificamos que nem o tratamento crônico com a droga e nem a atividade física alteraram parâmetros como o peso e a pressão arterial média dos ratos bem como a marcação para o RNAm da enzima tirosina hidroxilase na Área Tegmental Ventral e da glutaminase no Córtex Pré-Frontal. Porém, verificamos alterações na frequência cardíaca e na ansiedade dos ratos, além do RNAm da glutaminase e do fator neurotrófico derivado do cérebro em áreas hipocampais, sugerindo que ambos o treinamento físico espontâneo e o tratamento crônico com nicotina podem alterar o comportamento, a ansiedade e a memória dos ratos utilizados. / Resumo A nicotina é um alcalóide encontrado em cigarros de tabaco sendo um dos maiores responsáveis pelo vício e por problemas associados ao tabagismo. Com relação ao vício, que é um fenômeno comportamental complexo, ressaltamos a ação da nicotina como um potente agente viciante que altera não só mecanismos celulares como também comportamentais e de aprendizagem. O trabalho para a reversão do vício a drogas como a nicotina é bastante difícil de modo que intervenções alternativas, como o exercício físico, são práticas que têm estado cada vez mais em evidência. Após tratarmos cronicamente ou não ratos com nicotina durante 60 dias e submetê-los ou não a atividade física espontânea por 7 semanas, verificamos que nem o tratamento crônico com a droga e nem a atividade física alteraram parâmetros como o peso e a pressão arterial média dos ratos bem como a marcação para o RNAm da enzima tirosina hidroxilase na Área Tegmental Ventral e da glutaminase no Córtex Pré-Frontal. Porém, verificamos alterações na frequência cardíaca e na ansiedade dos ratos, além do RNAm da glutaminase e do fator neurotrófico derivado do cérebro em áreas hipocampais, sugerindo que ambos o treinamento físico espontâneo e o tratamento crônico com nicotina podem alterar o comportamento, a ansiedade e a memória dos ratos utilizados.

This thesis contains an overview of the mechanisms of addiction as well as a description of the impairments related to drug abuse. The general view of addiction is that it depends on three characteristics that have separate neural mechanisms, called “wanting”, liking and learning. “Wanting” is described as a desire evoked by reward cues, liking refers to the pleasure of getting a reward and learning is described in terms of classical conditioning. “Wanting” and liking are usually in agreement but in addiction they are dissociable, that is, wanting a drug but getting no pleasure from it. Reward cues, acquired through learning, awakes the motivation to obtain the drug again. This can be problematic when trying to cease drug taking. The dopamine system in the brain is much discussed in relation to addiction and its neural correlates. The prefrontal cortex (PFC) is suggested to be altered in addiction, and this may underlie some of the impairments discussed. Addiction is also strongly related to cognitive impairments such as working memory problems, impulsivity, attentional problems and decision-making impairments. Affective impairments, such as empathy problems, may also to have some connection to addiction, although this is less clear.

Resumo A nicotina é um alcalóide encontrado em cigarros de tabaco sendo um dos maiores responsáveis pelo vício e por problemas associados ao tabagismo. Com relação ao vício, que é um fenômeno comportamental complexo, ressaltamos a ação da nicotina como um potente agente viciante que altera não só mecanismos celulares como também comportamentais e de aprendizagem. O trabalho para a reversão do vício a drogas como a nicotina é bastante difícil de modo que intervenções alternativas, como o exercício físico, são práticas que têm estado cada vez mais em evidência. Após tratarmos cronicamente ou não ratos com nicotina durante 60 dias e submetê-los ou não a atividade física espontânea por 7 semanas, verificamos que nem o tratamento crônico com a droga e nem a atividade física alteraram parâmetros como o peso e a pressão arterial média dos ratos bem como a marcação para o RNAm da enzima tirosina hidroxilase na Área Tegmental Ventral e da glutaminase no Córtex Pré-Frontal. Porém, verificamos alterações na frequência cardíaca e na ansiedade dos ratos, além do RNAm da glutaminase e do fator neurotrófico derivado do cérebro em áreas hipocampais, sugerindo que ambos o treinamento físico espontâneo e o tratamento crônico com nicotina podem alterar o comportamento, a ansiedade e a memória dos ratos utilizados. / Resumo A nicotina é um alcalóide encontrado em cigarros de tabaco sendo um dos maiores responsáveis pelo vício e por problemas associados ao tabagismo. Com relação ao vício, que é um fenômeno comportamental complexo, ressaltamos a ação da nicotina como um potente agente viciante que altera não só mecanismos celulares como também comportamentais e de aprendizagem. O trabalho para a reversão do vício a drogas como a nicotina é bastante difícil de modo que intervenções alternativas, como o exercício físico, são práticas que têm estado cada vez mais em evidência. Após tratarmos cronicamente ou não ratos com nicotina durante 60 dias e submetê-los ou não a atividade física espontânea por 7 semanas, verificamos que nem o tratamento crônico com a droga e nem a atividade física alteraram parâmetros como o peso e a pressão arterial média dos ratos bem como a marcação para o RNAm da enzima tirosina hidroxilase na Área Tegmental Ventral e da glutaminase no Córtex Pré-Frontal. Porém, verificamos alterações na frequência cardíaca e na ansiedade dos ratos, além do RNAm da glutaminase e do fator neurotrófico derivado do cérebro em áreas hipocampais, sugerindo que ambos o treinamento físico espontâneo e o tratamento crônico com nicotina podem alterar o comportamento, a ansiedade e a memória dos ratos utilizados.