Abstract Traditionally, in biomedical animal research, laboratory rodents are individually examined in test apparatuses outside their home cages at selected time points. However, the outcome of such tests can be influenced by the novel environment, the time of day, separation from the social group, or the presence of an experimenter. Moreover, valuable information may be missed when the animals are only monitored in short periods. These issues can be overcome by longitudinal monitoring mice and rats in their home cages. To shed light on the development of home cage monitoring (HCM) and the current state of the art, a systematic review was carried out on 521 publications retrieved through PubMed and Web of Science. Both the absolute (∼ ×26) and relative (∼ ×7) number of HCM-related publications increased from 1974 to 2020. In both mice and rats, there was a clear bias towards males and individually housed animals, but during the past decade (2011–2020), an increasing number of studies used both sexes and group housing. More than 70 % of the studies did not involve a disease model, but the percentage of studies using disease models increased since the 2000s. In most studies, animals were kept for short (up to 4 weeks) length periods in the HCM systems; intermediate length periods (4–12 weeks) increased in frequency in the years between 2011 and 2020. Before the 2000s, HCM techniques were predominantly applied for less than 12 hours, while 24-hour measurements have been more frequently since the 2000s. The systematic review demonstrated that manual monitoring is decreasing but still relevant. Until (and including) the 1990s, most techniques were applied manually but have been progressively replaced by automation since the 2000s. Independent of the publication year, the main behavioral parameters measured were locomotor activity, feeding, and social behaviors; the main physiological parameters were heart rate and electrocardiography. External appearance-related parameters were rarely examined in the home cages. Due to technological progress and application of artificial intelligence, more refined and detailed behavioral parameters could be investigated in the home cage in recent times. Over the period covered in this study, techniques for HCM of mice and rats has improved considerably. This development is ongoing and further progress and validation of HCM systems will extend the applications to allow for continuous, longitudinal, non-invasive monitoring of an increasing range of parameters in group-housed small rodents in their home cages.

Truncating CHD8 mutations are amongst the highest confidence risk factors for autism spectrum disorders (ASD) identified to date. Here, we report that Chd8 heterozygous mice display increased brain size, motor delay, hypertelorism, pronounced hypoactivity and anomalous responses to social stimuli. Whereas gene expression in the neocortex is only mildly affected at mid-gestation, over 600 genes are differentially expressed in the early postnatal neocortex. Genes involved in cell adhesion and axon guidance are particularly prominent amongst the down-regulated transcripts. Resting-state functional MRI identified increased synchronised activity in cortico-hippocampal and auditory-parietal networks in Chd8 heterozygous mutant mice, implicating altered connectivity as a potential mechanism underlying the behavioural phenotypes. Together, these data suggest that altered brain growth and diminished expression of important neurodevelopmental genes that regulate long-range brain wiring are followed by distinctive anomalies in functional brain connectivity in Chd8+/- mice. Human imaging studies have reported altered functional connectivity in ASD patients, with long-range under-connectivity seemingly more frequent. Our data suggest that CHD8 haploinsufficiency represents a specific subtype of ASD where neuropsychiatric symptoms are underpinned by long-range over-connectivity.

Abstract Loss-of-function mutations in genes encoding lysine methyltransferases (KMTs) and demethylases (KDMs) responsible for regulating the trimethylation of histone 3 on lysine 4 (H3K4me3) are associated with neurodevelopmental conditions, including autism spectrum disorder and intellectual disability. To study the specific role of H3K4me3 demethylation, we investigated neurodevelopmental phenotypes in mice without KDM5B demethylase activity. These mice exhibited autism-like behaviours and increased brain size. H3K4me3 levels and the expression of neurodevelopmental genes were increased in the developing Kdm5b mutant neocortex. These included elevated expression of Grin2d . The Grin2d gene product NMDAR2D was increased in synaptosomes isolated from the Kdm5b -deficient neocortex and treating mice with the NMDAR antagonist memantine rescued deficits in ultrasonic vocalisations and reduced repetitive digging behaviours. These findings suggest that increased H3K4me3 levels and associated Grin2d gene upregulation disrupt brain development and function, leading to socio-communication deficits and repetitive behaviours, and identify a potential therapeutic target for neurodevelopmental disorders associated with KDM5B deficiency.