Investigating the pharmacology of psychedelic microdosing: insights from chronic LSD and psilocybin administration in mice.

Psychedelic compounds such as lysergic acid diethylamide (LSD) and psilocybin have gained increasing attention for their potential therapeutic applications in psychiatry and recently the interest has increased drastically. Their effects are mediated mostly by the serotonergic system, mainly via partial agonism at 5-HT2A receptors and other subtypes of serotonergic receptors, such as 5-HT1A. They are both involved in the modulation of cortical excitation/inhibition (E/I) balance, which is crucial for normal brain functioning and neuroplasticity. Despite the growing interest in psychedelic therapy, their neurobiological mechanisms, safety profile and sex-dependent effects remain unclear. In this study, we investigated the effects of chronic microdosing treatment with LSD (0.1 µg/kg) and psilocybin (0.05 mg/kg) on the serotonergic system in healthy male and female Thy1-EGFP mice. We focused on the 5-HT1A receptor and its expression in parvalbumin-positive (PV+) inhibitory interneurons. The treatment was administered for 30 days, with weighing of animals every day and monitoring the estrous cycle of female mice over the last 2 weeks. Immunofluorescence analysis was performed to assess neuronal density and the colocalization of 5-HT1A receptors and PV+ interneurons across multiple brain regions, such as prefrontal cortex, visual cortex, hippocampus, amygdala and nucleus accumbens. In female mice, estrous cycle was monitored to evaluate effect of psychedelic microdosing on reproductive system. The results show that chronic treatment with LSD and psilocybin microdoses does not induce significant changes in the density of PV+ interneurons or 5-HT1A receptor in any of the analyzed brain regions in both sexes, supporting neuronal integrity. Robust baseline sex differences in neuronal density were identified across all brain circuits examined, highlighting intrinsic structural dimorphisms. Notably, in the ventral hippocampus, significant main effects of both sex and treatment on neuronal density were detected, in the absence of a sex-by-treatment interaction, identifying this region as selectively sensitive to chronic microdosing. In contrast, analyses of 5-HT1A–PV colocalization revealed drug-related effects and sex-dependent patterns of serotonergic modulation of inhibitory interneurons. Specifically, in the nucleus accumbens, significant main effects of sex and treatment on 5-HT1A colocalization onto PV+ interneurons were observed without interaction, indicating a conserved modulatory effect across sexes. Overall, these findings support the safety of chronic psychedelic microdosing in healthy female and male mice. While neuronal composition is largely preserved, region-specific and sex-informed modulation of inhibitory circuits emerges, particularly within limbic structures. These results suggest that psychedelic microdosing may subtly influence E/I balance through serotonergic regulation of inhibitory neurons, underscoring the importance of considering both brain region and biological sex when evaluating the therapeutic potential of psychedelics.

I composti psichedelici, quali la dietilamide dell’acido lisergico (LSD) e la psilocibina, hanno suscitato un crescente interesse per le loro potenziali applicazioni terapeutiche in ambito psichiatrico, interesse che negli ultimi anni è aumentato drasticamente. I loro effetti sono mediati principalmente dal sistema serotoninergico, in particolare attraverso il parziale agonismo dei recettori 5-HT2A e di altri sottotipi recettoriali serotoninergici, come il 5-HT1A. Entrambi sono coinvolti nella modulazione dell’equilibrio tra eccitazione e inibizione corticale (E/I), fondamentale per il normale funzionamento cerebrale e per la neuroplasticità. Nonostante il crescente interesse verso la terapia psichedelica, i meccanismi neurobiologici, il profilo di sicurezza e gli effetti sesso-dipendenti rimangono in larga parte poco chiari. In questo studio abbiamo investigato gli effetti di un trattamento cronico di microdosaggio con LSD (0,1 µg/kg) e psilocibina (0,05 mg/kg) sul sistema serotoninergico in topi Thy1-EGFP sani di sesso maschile e femminile. L’analisi si è concentrata sul recettore 5-HT1A e sulla sua espressione negli interneuroni inibitori positivi alla parvalbumina (PV+). Il trattamento è stato somministrato per 30 giorni, con pesatura giornaliera degli animali e monitoraggio del ciclo estrale delle femmine nelle ultime due settimane. Mediante analisi di immunofluorescenza sono state valutate la densità neuronale e la colocalizzazione dei recettori 5-HT1A con gli interneuroni PV+ in diverse regioni cerebrali, tra cui la corteccia prefrontale, la corteccia visiva, l’ippocampo, l’amigdala e il nucleus accumbens. Nelle femmine, il ciclo estrale è stato monitorato al fine di valutare eventuali effetti del microdosaggio psichedelico sul sistema riproduttivo. I risultati mostrano che il trattamento cronico con microdosi di LSD e psilocibina non induce cambiamenti significativi nella densità degli interneuroni PV+ né nell’espressione del recettore 5-HT1A in nessuna delle regioni cerebrali analizzate in entrambi i sessi, a supporto dell’integrità neuronale. Sono state identificate robuste differenze basali sesso-dipendenti nella densità neuronale in tutti i circuiti cerebrali esaminati, evidenziando dimorfismi strutturali intrinseci. In particolare, nell’ippocampo ventrale sono stati rilevati effetti principali significativi sia del sesso sia del trattamento sulla densità neuronale, in assenza di un’interazione sesso-trattamento, identificando questa regione come selettivamente sensibile al microdosaggio cronico. Al contrario, l’analisi della colocalizzazione 5-HT1A–PV ha rivelato effetti legati al trattamento farmacologico e pattern sesso-dipendenti di modulazione serotoninergica degli interneuroni inibitori. In particolare, nel nucleus accumbens sono stati osservati effetti principali significativi del sesso e del trattamento sulla colocalizzazione del recettore 5-HT1A sugli interneuroni PV+, senza interazione, indicando un effetto modulatore conservato tra i sessi. Nel complesso, questi risultati supportano la sicurezza del microdosaggio cronico di psichedelici in topi sani di entrambi i sessi. Sebbene la composizione neuronale risulti in gran parte preservata, emergono modulazioni regione-specifiche e sesso-informate dei circuiti inibitori, in particolare all’interno delle strutture limbiche. Questi dati suggeriscono che il microdosaggio psichedelico possa influenzare in modo sottile l’equilibrio E/I attraverso la regolazione serotoninergica dei neuroni inibitori, sottolineando l’importanza di considerare sia la regione cerebrale sia il sesso biologico nella valutazione del potenziale terapeutico degli psichedelici.