Abstract It is well established that dopamine neurons of the ventral tegmental area (VTA) play a critical role in reward and aversion as well as pathologies including drug dependence and addiction. The distinct effects of acute and chronic opioid exposure have been previously characterized at VTA synapses. Recent work suggests that distinct VTA projections that target the medial and lateral shell of the nucleus accumbens (NAc), may play opposing roles in modulating behavior. It is possible that these two anatomically and functionally distinct pathways also have disparate roles in opioid reward, tolerance, and withdrawal in the brain. In this study we monitored dopamine release in the medial or lateral shell of the NAc of male mice during a week-long morphine treatment paradigm. We measured dopamine release in response to an intravenous morphine injection both acutely and following a week of repeated morphine. We also measured dopamine in response to a naloxone injection both prior to and following repeated morphine treatment. Morphine induced a transient increase in dopamine in the medial NAc shell that was much larger than the slower rise observed in the lateral shell. Surprisingly, chronic morphine treatment induced a sensitization of the medial dopamine response to morphine that opposed a diminished response observed in the saline-treated control group. This study expands on our current understanding of the medial NAc shell as hub of opioid-induced dopamine fluctuation. It also highlights the need for future opioid studies to appreciate the heterogeneity of dopamine neurons. Significance Statement The social and economic consequences of the opioid epidemic are tragic and far-reaching. Yet, opioids are indisputably necessary in clinical settings where they remain the most useful treatment for severe pain. To combat this crisis, we must improve our understanding of opioid function in the brain, particularly the neural mechanisms that underlie opioid dependence and addictive behaviors. This study uses fiber photometry to examine dopamine changes that occur in response to repeated morphine, and morphine withdrawal, at multiple stages of a longitudinal opioid-dependence paradigm. We reveal key differences in how dopamine levels respond to opioid administration in distinct sub-regions of the ventral striatum and lay a foundation for future opioid research that appreciates our contemporary understanding of the dopamine system.

ABSTRACT Second generation antipsychotics (SGAs) are front-line treatments for serious mental illness. Often, individual patients benefit only from some SGAs and not others. The mechanisms underlying this unpredictability in treatment efficacy remain unclear. All SGAs bind the D3 dopamine receptor (D3R) and are traditionally considered antagonists for dopamine receptor signaling. Here, we report that some clinically important SGAs function as arrestin-3 agonists at D3R, resulting in modulation of calcium channels localized to the site of action potential initiation in prefrontal cortex pyramidal neurons. We further show that chronic treatment with an arrestin-3 agonist-SGA, but not an antagonist-SGA, abolishes D3R function through post-endocytic receptor degradation by G-protein coupled receptor-associated sorting protein-1 (GASP1). These results implicate D3R-arrestin-3 signaling as a source of SGA variability, highlighting the importance of including arrestin-3 signaling in characterizations of drug action. Furthermore, they suggest that post-endocytic receptor trafficking that occurs during chronic SGA treatment may contribute to treatment efficacy.