ABSTRACT With the recent surge in cannabis legalization across North America, there is legitimate concern that rates of cannabis use during pregnancy will dramatically increase in the coming years. However, the long-term impacts of prenatal cannabis exposure (PCE) on the brain and behavior remain poorly understood. Using a model of passive cannabis vapor exposure, we have previously shown that PCE impairs behavioral flexibility in an attentional set-shifting task in adult offspring, which is orchestrated in part by excitatory inputs from the medial prefrontal cortex (mPFC) to the nucleus accumbens (NAc). Given the fundamental role of these corticostriatal inputs in coordinating flexible reward-seeking strategies, we used a combination of retrograde tracing and ex vivo electrophysiology to test the hypothesis that maternal cannabis use alters the synaptic and intrinsic membrane properties of corticostriatal efferent neurons in exposed male and female rat offspring. Specifically, pregnant rat dams were trained to self-administer vaporized cannabis (69.7% THC; 150 mg/ml) twice daily throughout mating and gestation and offspring were subsequently injected with fluorescent retrobeads into the NAc core prior to conducting whole-cell ex vivo recordings of spontaneous excitatory and inhibitory post-synaptic currents (EPSC and IPSC, respectively) in retrolabeled mPFC neurons in adulthood. Our results indicate that PCE increases the frequency of spontaneous glutamatergic events (EPSCs) in NAc-projecting mPFC neurons in a sex-specific manner, which drives changes in excitatory to inhibitory (EPSC/IPSC) ratio, particularly in females. Furthermore, the amplitude of phasic glutamatergic events was reduced in cannabis-exposed offspring of both sexes, suggesting changes in postsynaptic receptor function. Altogether, these data demonstrate that PCE shifts the balance of excitatory/inhibitory inputs onto NAc-projecting mPFC neurons with limited effects on membrane conductance in females, resulting in reduced sex differences following maternal cannabis self-administration. These results provide putative neurophysiological mechanisms mediating previously observed behavioral changes, and future studies will need to test if these cannabis-induced changes are causal to long-term deficits in behavioral flexibility that have been previously documented in exposed offspring.

The use of cannabis during pregnancy is a growing public health concern. As more states implement legislation permitting recreational cannabis use, there is an urgent need to better understand its impact on fetal neurodevelopment and its long-term effects in exposed offspring. Studies examining effects of prenatal cannabis exposure typically employ injections of synthetic cannabinoids or isolated cannabis constituents that may not accurately model cannabis use in human populations. To address this limitation, we have developed a novel e-cigarette technology-based system to deliver vaporized cannabis extracts to pregnant Long Evans rats. We used this model to determine effects of prenatal cannabis exposure on emotional, social, and cognitive endpoints of male and female offspring during early development and into adulthood. Dams were exposed to cannabis vapor (CANTHC: 400 mg/ml), vehicle vapor (VEH), or no vapor (AIR) twice daily during mating and gestation. Offspring exposed to CANTHC and VEH showed reduced weight gain relative to AIR offspring prior to weaning. CANTHC offspring made more isolation-induced ultrasonic vocalizations (USVs) on postnatal day 6 (P6) relative to VEH-exposed offspring, which is indicative of increased emotional reactivity. Male CANTHC offspring engaged in fewer social investigation behaviors than VEH-exposed male offspring during a social play test on P26. In adulthood, CANTHC-exposed offspring spent less time exploring the open arms of the elevated plus maze and exhibited dose-dependent deficits in behavioral flexibility in an attentional set-shifting task relative to AIR controls. These data collectively indicate that prenatal cannabis exposure causes enduring effects on the behavioral profile of offspring.