Stress promotes the use of methamphetamine and other recreational substances and is often implicated in relapse to stimulant use. Thus, it is of critical importance to examine the consequences of the co-occurance of stress and methamphetamine use. Activity of the glutamatergic N-methyl D-aspartate (NMDA) receptor system appears to be involved in the neurotoxic effects of both chronic stress and methamphetamine exposure. The current studies investigated the hypothesis that chronic pre-exposure to the stress hormone corticosterone (CORT) results in an increase of NMDA receptor activity and that this will potentiate the neurotoxic effects of methamphetamine (METH). Co-cultures of the ventral tegmental area, nucleus accumbens, and medial prefrontal cortex were pre-exposed to CORT (1 μM) for 5 days prior to co-exposure to METH (100 μM) for 24 hours to investigate the combined effects on neurotoxicity and protein density of NMDA receptor subunits. The combination of CORT and METH resulted in significant neurotoxicity within the medial prefrontal cortex compared to either CORT or METH alone. The CORT+METH-induced toxicity was attenuated by co-exposure to the NMDA receptor antagonist (2R)-amino-5-phosphonovaleric acid (APV; 50 μM) during the 24 hour CORT and METH co-exposure. Although CORT alone did not significantly alter the density of the NR1 and NR2B subunits of the NMDA receptor, METH exposure for 24 hours resulted in a significant loss of the polyamine sensitive NR2B subunit. Co-exposure to CORT and METH also resulted in decreased extracellular glutamate while not significantly altering extracellular dopamine. These results suggest an enhancement of NMDA receptor systems or downstream effectors in areas of the mesolimbic reward pathway following chronic pre-exposure to CORT, which leads to enhanced neuronal vulnerability to future excitotoxic insults. This may be of critical importance as use of psychostimulants such as METH and other drugs of abuse may produce excitotoxic events in these areas, thus further compromising neuronal viability.

「風險決策」行為非常普遍的存在於吾人之日常生活中，而選項所帶來的風險和獎勵是吾人進行決策時的重要考量因素。風險選擇的適當與否，對於個體的生存扮演著相當重要的角色。在以往的文獻中，對於決策的行為歷程已有所關注及探討，但對於風險選擇行為的神經生理機制迄今未明。本研究藉由大白鼠於T字迷津中，選擇確定之低酬賞或高不確定性之高酬賞的行為表現，進行風險選擇行為的探討。本研究中以兩項主要實驗，探討風險選擇行為之神經行為機制。實驗1a中，確定之低酬賞端固定呈現1顆食物粒，而高不確定性之高酬賞端則同時操弄酬賞物機率(50%、25%及12.5%)以及酬賞物的量(2、4及8顆)，以系統性地檢驗期望值(0.5、1和2)於此風險選擇行為中扮演的角色。行為結果顯示當風險較低時，大白鼠會選擇高不確定性之高酬賞端；而風險較高時，則轉為選擇確定之低酬賞端。實驗1b中，系統性地施打不同劑量之安非他命，探討多巴胺系統在此風險選擇行為中之機制。實驗結果顯示施打安非他命後，大白鼠表現出相對地追求風險之行為，亦即選擇高不確定之高酬賞端之比例顯著高於控制組。實驗2中，藉由毀除大腦特定部位(依核、背外側之紋狀體、眶前額皮質、內側之前額皮質)，檢驗風險選擇行為之神經基礎。毀除後之結果顯示，僅有依核受到毀除之大白鼠表現出相對地趨避風險之選擇行為。綜合以上結果，本研究建立之風險選擇行為與多巴胺有關，而依核在此行為歷程中扮演重要的調節角色。 / Many decisions people make every day involve uncertainty where both risks and rewards associated with each option need to be considered. Behavioral performance associated to risk-based choice appears wildly over the lifespan, and the fitness of risky choice behavior plays an important role in individual survival. Despite a growing body of research has focused to investigate the neurobiology of decision making, little is known about the neurobehavioral mechanisms of risky choice behavior. Based on a pilot work, this study used a T-maze to study decision under a probability-based risk in the rat. The subject was assessed on making choice to obtain either a large reward associated with risk of non-reward “empty” or a small reward ensured for every entry. Two experiments were conducted in this project to investigate neurobehavioral mechanisms of probabilistic risky choice behavior. In Experiment 1a, probabilistic risky choice behavior was systemically assessed under three expected values (0.5, 1.0, and 2.0) by manipulating the probabilities of reward presence (50%, 25%, and 12.5%) and the reward magnitude (2, 4, or 8 pellets) in the probabilistic high reward (PHR) arm. Behavioral data showed that the subject chose the probabilistic high reward in a lower risk condition but would shift to the choice of certain low reward (CLR) as the risk is increased. In Experiment 1b, the dose effects of amphetamine on this probabilistic risky choice task was tested to verify whether the dopaminergic mechanism was involved. Amphetamine, presumably activating brain dopamine systems, produced a relatively risk-seeking effect on the present behavioral task. In Experiment 2, the excitoneurotoxic lesion was conducted in the nucleus accumbens, the dorsolateral striatum, the orbitofrontal cortex, and the medial prefrontal cortex to examine the neural substrates for this probabilistic risky choice behavior. The results showed that the lesion of the nucleus accumbens significantly produced a relatively risk-averse effect on the present behavioral task, as compared to the lesions made on the other three brain areas. In conclusion, the probabilistic risky choice behavior established in the present study is dopamine dependent. And, the nucleus accumbens plays a major role of mediating this behavioral processing.

L'obésité, caractérisée par une prise de poids excessive et un état inflammatoire, est une maladie métabolique qui devrait être prévenue car elle constitue un facteur de risque pour les maladies cardio-métaboliques. Les régimes riches en énergie et en graisses (high fat diet - HFD) sont une des causes de l'obésité. Plusieurs études suggèrent que les lipides alimentaires peuvent modifier la signalisation neuronale, l’excitabilité et la connectivité dans les aires cérébrales impliquées dans l’homéostasie énergétique. Dans le cerveau, les acides gras (AG) modulent la prise alimentaire, la prise de poids, et, plus récemment décrit, la motivation à obtenir de la nourriture. Ces effets semblent être médiés par l'incorporation des AG et/ou par leur métabolisme intra-neuronal, des mécanismes qui sont facilités par les protéines de transport, en particulier FATP1 (fatty acid transport protein-1). Il a aussi été montré que l’obésité altère l’intensité de l’effet de la dopamine (DA) et la neurotransmission dopaminergique dans le système mésolimbique, bien reconnu pour son implication dans les systèmes de récompense. Certaines études suggèrent que les neurones DA sont capables d’intégrer les AG, et que l'oléate, un acide gras à longue chaîne (AGLC), agit sur les neurones dans l’aire tegmentale ventrale (ventral tegmental area - VTA) d'où sont issus les neurones DA. L’oléate inhiberait l’activité neuronale dopaminergique, et donc les comportements de récompense. Cependant, notre compréhension du métabolisme des AG et de leur incorporation dans le VTA est encore trop partielle. Nous avons voulu : 1) mesurer la captation d’un analogue radiomarqué d’AGLC, le *FTHA, dans diverses régions du cerveau impliquées dans la régulation de la prise alimentaire; 2) vérifier si le blocage pharmacologique de l’entrée des AG dans les cellules, via un inhibiteur de FATP1, module les effets suppresseurs de l'oléate sur la récompense alimentaire lorsqu’injecté dans le VTA; et 3) évaluer les effets d’une longue HFD sur l’accumulation de graisse dans le cerveau, la neuroinflammation, et sur la barrière hémato- encéphalique (brain blood barrier - BBB) dans les régions impliquées dans la récompense. Pour l’objectif 1, nous avons élaboré un protocole permettant de quantifier l’incorporation et l’accumulation d’AG dans le cerveau. Après une injection de *FTHA dans la veine de la queue des souris, leurs cerveaux ont été disséqués, et la radioactivité était mesurée avec un compteur gamma. Nous avons montré que le cortex préfrontal et certaines zones associées au système de récompense (striatum dorsal-DS, VTA et noyau accumbens-NAC), mais pas l'hypothalamus médiobasal (mediobasal hypothalamus – MBH), incorporent le *FTHA. De plus, le VTA et le DS affichaient des taux de radioactivité plus importants et, plus rapidement, que les autres zones d’intérêt. Nous avons aussi déterminé que 15 minutes est le temps d'incubation optimal pour mesurer le *FTHA. Pour l’objectif 2, nous avons confirmé in vitro l’action de l’inhibiteur de la FATP1. Cependant, contrairement à des travaux antérieurs de notre équipe, nous n'avons pas trouvé de différence dans les comportements de récompense suite à des injections intra-VTA d'oléate et/ou de l’inhibiteur de la FATP1. Pour l’objectif 3, des souris ont été nourries soit avec une HFD riche en AG saturées, soit avec une diète contrôle durant 20 semaines. Elles sont devenues obèses et, via des techniques immunohistochimiques, nous avons montré que la HFD avait induit une plus grande activation microgliale dans le VTA et le NAC, ainsi qu’une plus grande perméabilité de la BBB au niveau du VTA. En revanche, nous n’avons pas trouvé de différences pour la teneur en lipides, le nombre de microglies, ou les protéines de jonction de la BBB. L'interprétation de nos résultats tient compte de certaines limites dues à nos approches méthodologiques et à la petite taille de nos échantillons. Néanmoins, s’ils sont confirmés, nos travaux pourraient contribuer à mieux comprendre comment les AG circulants sont incorporés dans le cerveau. Nous avons démontré que les AGLC traversent la BBB et s’accumulent dans plusieurs zones de récompense (DS, VTA) de façon plus importante que dans le MBH, une région réputée pour être associée à l’homéostasie énergétique et à la détection des nutriments. Nous avons aussi montré que l’obésité induite par l’HFD est associée à une augmentation de la perméabilité de la BBB dans le VTA, et que l’on peut étendre au VTA la relation entre l’obésité et la neuroinflammation. Notre travail apporte de nouvelles données dans le domaine du métabolisme et de l’incorporation des AG circulants dans le cerveau ainsi que sur les conséquences potentielles d’une exposition prolongée à une HFD. Comme les AG semblent s’accumuler dans le système de récompense et qu’ils pourraient modifier le comportement alimentaire des humains, nos résultats pourraient avoir des implications en obésité. / Obesity is a preventable metabolic disorder characterized by excessive weight gain and inflammation, which predisposes to numerous cardiometabolic diseases. One of the causes of obesity is the continued consumption of an energy dense, high-fat diet (HFD). Increasing evidence suggests that lipid nutrients can modify neural signaling, excitability and connectivity in brain areas involved in energy homeostasis. Moreover, fatty acids (FA) in the brain have been shown to modulate food intake, weight gain, and, more recently, food-motivated behavior. These effects seem to be mediated by FA uptake and intra-cellular metabolism, which is facilitated by FA transport proteins such as FATP1. Obesity has been shown to induce alterations in dopamine (DA) tone and signaling in the mesolimbic system, well known for its implication in reward. Evidence suggests that DA neurons detect FAs and that oleate, a long chain fatty acid (LCFA), acts on neurons in the ventral tegmental area (VTA), where DA neurons originate, to suppress DA neural activity and food-seeking. However, our understanding of FA metabolism and its uptake into VTA is still to be refined. We sought to evaluate whether: 1) the incorporation of a radiolabeled LCFA analog, *FTHA, in brain regions implicated in the regulation of food intake; 2) blocking FA entry into cells of the VTA, using a pharmacological inhibitor of FATP1, modulates the suppressive effects of oleate on food-motivated behavior; and 3) prolonged HFD has effects on fat accumulation, neuroinflammation, and blood brain barrier (BBB) integrity and leakage in reward-related areas. Under objective 1, we developed a protocol to allow the quantification of FA uptake in the brain using tail-vein injections of *FTHA, brain dissections, and gamma counter. We found that the prefrontal cortex and reward-related areas (dorsal striatum [DS], VTA and nucleus accumbens [NAC]), but not the mediobasal hypothalamus (MBH), incorporate *FTHA, that the VTA and DS emitted proportionally more radioactivity, and may do so more rapidly, than the other brain regions assessed. We also determined that a 15-minute incubation was optimal for *FTHA detection. Under objective 2, we showed in vitro a reduction in lipid accumulation in neurons after FATP1 inhibition. However, contrary to previous experiments conducted in our lab, we found no significant difference in food-motivated behavior following an intra-VTA oleate and/or FATP1 inhibitor injection. Under objective 3, mice were fed either a HFD (high saturated FAs) or a control diet for 20 weeks. They became obese, and via immunohistochemical techniques, we found that HFD induced greater microglial activation in the VTA and NAC, and greater BBB permeability in the VTA. However, we did not find differences in cerebral lipid content, number of microglial cells, or changes in BBB tight junction proteins. Interpretation of these experiments are discussed within certain methodological limitations and the small size of our samples. Nonetheless, if confirmed, our data may provide additional insight in the transport of peripheral FAs into the brain. We showed that LCFA pass through BBB and accumulate in reward-related areas. The VTA, and DS had significantly greater accumulation of *FTHA compared to the MBH, a region traditionally associated with energy homeostasis and nutrient sensing. We also showed that diet-induced obesity is associated with increased BBB permeability in the VTA, and we extended the established relationship between obesity and neuroinflammation to the VTA. This work brings forth new insights in the realm of FA uptake and metabolism in the brain, as well as their potential impacts after prolonged exposure. Our data may have potential implications for obesity, as this facilitates this macronutrient uptake in the reward system, and may alter postprandial food-seeking behaviors in humans.