Schizophrenia is a brain disease involving progressive loss of gray matter of unknown cause. Most likely, this loss reflects neuronal damage, which should, in turn, be accompanied by microglia activation. Microglia activation can be quantified in vivo using (R)-[(11)C]PK11195 and positron emission tomography (PET). The purpose of this study was to investigate whether microglia activation occurs in patients with recent-onset schizophrenia.Ten patients with recent-onset schizophrenia and 10 age-matched healthy control subjects were included. A fully quantitative (R)-[(11)C]PK11195 PET scan was performed on all subjects, including arterial sampling to generate a metabolite-corrected input curve.Compared with control subjects, binding potential of (R)-[(11)C]PK11195 in total gray matter was increased in patients with schizophrenia. There were no differences in other PET parameters.Activated microglia are present in schizophrenia patients within the first 5 years of disease onset. This suggests that, in this period, neuronal injury is present and that neuronal damage may be involved in the loss of gray matter associated with this disease. Microglia may form a novel target for neuroprotective therapies in schizophrenia.

The influence of cannabis on mental health receives growing scientific and political attention. An increasing demand for treatment of cannabis dependence has refueled the discussion about the addictive potential of cannabis. A key feature of all addictive drugs is the ability to increase synaptic dopamine levels in the striatum, a mechanism involved in their rewarding and motivating effects. However, it is currently unknown if cannabis can stimulate striatal dopamine neurotransmission in humans. Here we show that Δ9-tetrahydrocannabinol (THC), the main psychoactive component in cannabis, induces dopamine release in the human striatum. Using the dopamine D2/D3 receptor tracer [11C]raclopride and positron emission tomography in seven healthy subjects, we demonstrate that THC inhalation reduces [11C]raclopride binding in the ventral striatum and the precommissural dorsal putamen but not in other striatal subregions. This is consistent with an increase in dopamine levels in these regions. These results suggest that THC shares a potentially addictive property with other drugs of abuse. Further, it implies that the endogenous cannabinoid system is involved in regulating striatal dopamine release. This allows new directions in research on the effects of THC in neuropsychiatric disorders, such as schizophrenia.

ABSTRACT The brain integrates multiple scales of description, from the level of cells and molecules to large-scale networks and behaviour, and understanding the relationships between these layers may be fundamental to advancing our understanding of how the brain works in health and disease. Recent neuroimaging research has shown that alterations in brain function that are associated with schizophrenia spectrum disorders (SSD) are already present in young adults at clinical high-risk for psychosis (CHR-P), yet the cellular and molecular determinants of these alterations are not well understood. Here, combining regional cerebral blood flow (rCBF) data with existing transcriptomic and neurotransmitter data, we show that cell-types involved in stress response and inflammation, as well as the dopamine, acetylcholine, GABAA and NMDA receptor systems, align as shared and distinct cellular and neurochemical signatures of rCBF phenotypes in people with SSD and those at CHR-P. Decoding the biological pathways involved in neuroimaging-based psychosis phenotypes may provide a basis for the development of novel interventions.

Abstract Background The neurobiological mechanisms underlying the effects of delta-9-tetrahydrocannabinol (THC) remain unclear. Here, we examined the spatial acute effect of THC on human on regional brain activation or blood flow (hereafter called ‘activation signal’) in a ‘core’ network of brain regions that subserve a multitude of processes. We also investigated whether the neuromodulatory effects of THC are related to the local expression of its key molecular target, cannabinoid-type-1 (CB1R) but not type-2 (CB2R) receptor. Methods A systematic search was conducted of acute THC-challenge studies using fMRI, PET, and arterial spin labelling in accordance with established guidelines. Using pooled summary data from 372 participants, tested using a within-subject repeated measures design under experimental conditions, we investigated the effects of a single dose (6-42mg) of THC, compared to placebo, on brain signal. Findings As predicted, THC augmented the activation signal, relative to placebo, in the anterior cingulate, superior frontal cortices, middle temporal and middle and inferior occipital gyri, striatum, amygdala, thalamus, and cerebellum crus II and attenuated it in the middle temporal gyrus (spatially distinct from the cluster with THC-induced increase in activation signal), superior temporal gyrus, angular gyrus, precuneus, cuneus, inferior parietal lobule, and the cerebellum lobule IV/V. Using post-mortem gene expression data from an independent cohort from the Allen Human Brain atlas, we found a direct relationship between the magnitude of THC-induced brain signal change, indexed using pooled effect-size estimates, and CB1R gene expression, a proxy measure of CB1R protein distribution, but not CB2R expression. A dose-response relationship was observed with THC dose in certain brain regions. Interpretation These meta-analytic findings shed new light on the localisation of the effects of THC in the human brain, suggesting that THC has neuromodulatory effects in regions central to many cognitive tasks and processes, with greater effects in regions with higher levels of CB1R expression.