The effects of context on the subjective experience of serotonergic psychedelics have not been fully examined in human neuroimaging studies, partly due to limitations of the imaging environment. Here, we administered saline or psilocybin to mice in their home cage or an enriched environment, immunofluorescently-labeled brain-wide c-Fos, and imaged cleared tissue with light sheet microscopy to examine the impact of context on psilocybin-elicited neural activity at cellular resolution. Voxel-wise analysis of c-Fos-immunofluorescence revealed differential neural activity, which we validated with c-Fos + cell density measurements. Psilocybin increased c-Fos expression in the neocortex, caudoputamen, central amygdala, and parasubthalamic nucleus and decreased c-Fos in the hypothalamus, cortical amygdala, striatum, and pallidum. Main effects of context and psilocybin-treatment were robust, widespread, and spatially distinct, whereas interactions were surprisingly sparse.

ABSTRACT Ketamine has anesthetic, analgesic, and antidepressant properties which may involve multiple neuromodulatory systems. In humans, the opioid receptor (OR) antagonist naltrexone blocks the antidepressant effect of ketamine. It is unclear whether naltrexone blocks a direct effect of ketamine at ORs, or whether normal functioning of the OR system is required to realize the full antidepressant effects of treatment. In mice, the effect of ketamine on locomotion, but not analgesia or the forced swim test, was sensitive to naltrexone and was therefore used as a behavioral readout to localize the effect of naltrexone in the brain. We performed whole-brain imaging of cFos expression in ketamine-treated mice, pretreated with naltrexone or vehicle, and identified the central amygdala (CeA) as the area with greatest difference in cFos intensity. CeA neurons expressing both µOR (MOR) and PKCδ were strongly activated by naltrexone but not ketamine, and selectively interrupting MOR function in the CeA either pharmacologically or genetically blocked the locomotor effects of ketamine. These data suggest that MORs expressed in CeA neurons gate behavioral effects of ketamine but are not direct targets of ketamine.