The Relationship Between the Behavioral Effects of Cognition-Enhancing Drugs and Brain Acetylcholine

Abstract

The effect of different doses of the cognition-enhancing agent oxiracetam on the disruption of acquisition of a passive avoidance conditioned response (step-through) by scopolamine 0.6 mg/kg s. c., and on the impairment of performance by scopolamine 0.2 mg/kg s. c. in an eight-arm maze was investigated in adult male Wistar rats. At the end of the experiments, ACh levels were measured in the cerebral cortex and hippocampus by an HPLC method, in order to ascertain whether a relationship exists between the effects of the two drugs on behavior and cholinergic function. In the step-through test, oxiracetam at doses of 50 and 100 mg/kg s. c., given 30 min. before scopolamine, antagonized both scopolamine induced behavioral disruption and decrease in ACh levels but was inactive at the dose of 300 mg/kg s. c. In the eight-arm maze test, oxiracetam prevented scopolamine induced disruption of the performance and decrease in brain ACh at the dose of 30 mg/kg s. c. but was inactive at the dose of 100 mg/kg s. c. In conclusion, when scopolamin induced disruption of behavior is prevented or reduced, the scopolamin induced decrease in ACh level, particularly in the hippocampus, is also reduced. The present results therefore offer further confirmation of a relationship between the cognition-enhancing effects of oxiracetam and its effect on hippocampal and cortical cholinergic mechanisms.

Zusammenfassung

Die antagonistische Wirkung des Nootropikums Oxiracetam auf die Veränderungen des Verhaltens, die durch Skopolamin (0,6 mg/kg KG bzw. 0,2 mg/kg, subkutan verabreicht) hervorgerufen werden hinsichtlich der Blokkierung einer passiven Vermeidungsreaktion in einem 8-armigen Labyrinth, wurde an erwachsenen männlichen Wistar-Ratten untersucht. Die Azetylcholinspiegel wurden bei Versuchsende in der Hirnrinde und im Hippocampus mittels Hochdruck-Flüssigkeitschromatographie untersucht. Wurde Oxiracetam 30 Minuten vor der Skopolamingabe in Dosierungen zwischen 50 und 100 mg/kg KG subkutan verabreicht, verhinderte es sowohl die skopolamininduzierte Verhaltensänderung als auch die Verminderung der Azetylcholinkonzentration, war jedoch unwirksam bei Dosierungen von 300 mg/kg. Beim Labyrinthversuch verhinderte Oxiracetam bei einer Dosierung von 30 mg/kg die Wirkung von 0,2 mg/kg Skopolamin sowohl auf das Verhalten als auch auf die Azetylcholinkonzentration, war jedoch wiederum unwirksam bei einer Dosierung von 100 mg/kg. Demnach beweisen unsere Experimente einen Zusammenhang zwischen den nootropen Wirkungen und den Wirkungen auf die cholinergischen Mechanismen in der Hirnrinde und im Hippocampus, die von Oxiracetam ausgehen.