Variations in neural circuitry, inherited or acquired, may underlie important individual differences in thought, feeling, and action patterns. Here, we used task-free connectivity analyses to isolate and characterize two distinct networks typically coactivated during functional MRI tasks. We identified a “salience network,” anchored by dorsal anterior cingulate (dACC) and orbital frontoinsular cortices with robust connectivity to subcortical and limbic structures, and an “executive-control network” that links dorsolateral frontal and parietal neocortices. These intrinsic connectivity networks showed dissociable correlations with functions measured outside the scanner. Prescan anxiety ratings correlated with intrinsic functional connectivity of the dACC node of the salience network, but with no region in the executive-control network, whereas executive task performance correlated with lateral parietal nodes of the executive-control network, but with no region in the salience network. Our findings suggest that task-free analysis of intrinsic connectivity networks may help elucidate the neural architectures that support fundamental aspects of human behavior.

Based on the recent literature and collective experience, an international consortium developed revised guidelines for the diagnosis of behavioural variant frontotemporal dementia. The validation process retrospectively reviewed clinical records and compared the sensitivity of proposed and earlier criteria in a multi-site sample of patients with pathologically verified frontotemporal lobar degeneration. According to the revised criteria, 'possible' behavioural variant frontotemporal dementia requires three of six clinically discriminating features (disinhibition, apathy/inertia, loss of sympathy/empathy, perseverative/compulsive behaviours, hyperorality and dysexecutive neuropsychological profile). 'Probable' behavioural variant frontotemporal dementia adds functional disability and characteristic neuroimaging, while behavioural variant frontotemporal dementia 'with definite frontotemporal lobar degeneration' requires histopathological confirmation or a pathogenic mutation. Sixteen brain banks contributed cases meeting histopathological criteria for frontotemporal lobar degeneration and a clinical diagnosis of behavioural variant frontotemporal dementia, Alzheimer's disease, dementia with Lewy bodies or vascular dementia at presentation. Cases with predominant primary progressive aphasia or extra-pyramidal syndromes were excluded. In these autopsy-confirmed cases, an experienced neurologist or psychiatrist ascertained clinical features necessary for making a diagnosis according to previous and proposed criteria at presentation. Of 137 cases where features were available for both proposed and previously established criteria, 118 (86%) met 'possible' criteria, and 104 (76%) met criteria for 'probable' behavioural variant frontotemporal dementia. In contrast, 72 cases (53%) met previously established criteria for the syndrome (P < 0.001 for comparison with 'possible' and 'probable' criteria). Patients who failed to meet revised criteria were significantly older and most had atypical presentations with marked memory impairment. In conclusion, the revised criteria for behavioural variant frontotemporal dementia improve diagnostic accuracy compared with previously established criteria in a sample with known frontotemporal lobar degeneration. Greater sensitivity of the proposed criteria may reflect the optimized diagnostic features, less restrictive exclusion features and a flexible structure that accommodates different initial clinical presentations. Future studies will be needed to establish the reliability and specificity of these revised diagnostic guidelines.

We recommend a new term, “primary age-related tauopathy” (PART), to describe a pathology that is commonly observed in the brains of aged individuals. Many autopsy studies have reported brains with neurofibrillary tangles (NFTs) that are indistinguishable from those of Alzheimer’s disease (AD), in the absence of amyloid (Aβ) plaques. For these “NFT+/Aβ−” brains, for which formal criteria for AD neuropathologic changes are not met, the NFTs are mostly restricted to structures in the medial temporal lobe, basal forebrain, brainstem, and olfactory areas (bulb and cortex). Symptoms in persons with PART usually range from normal to amnestic cognitive changes, with only a minority exhibiting profound impairment. Because cognitive impairment is often mild, existing clinicopathologic designations, such as “tangle-only dementia” and “tangle-predominant senile dementia”, are imprecise and not appropriate for most subjects. PART is almost universally detectable at autopsy among elderly individuals, yet this pathological process cannot be specifically identified pre-mortem at the present time. Improved biomarkers and tau imaging may enable diagnosis of PART in clinical settings in the future. Indeed, recent studies have identified a common biomarker profile consisting of temporal lobe atrophy and tauopathy without evidence of Aβ accumulation. For both researchers and clinicians, a revised nomenclature will raise awareness of this extremely common pathologic change while providing a conceptual foundation for future studies. Prior reports that have elucidated features of the pathologic entity we refer to as PART are discussed, and working neuropathological diagnostic criteria are proposed.

We describe a recently recognized disease entity, limbic-predominant age-related TDP-43 encephalopathy (LATE). LATE neuropathological change (LATE-NC) is defined by a stereotypical TDP-43 proteinopathy in older adults, with or without coexisting hippocampal sclerosis pathology. LATE-NC is a common TDP-43 proteinopathy, associated with an amnestic dementia syndrome that mimicked Alzheimer’s-type dementia in retrospective autopsy studies. LATE is distinguished from frontotemporal lobar degeneration with TDP-43 pathology based on its epidemiology (LATE generally affects older subjects), and relatively restricted neuroanatomical distribution of TDP-43 proteinopathy. In community-based autopsy cohorts, ∼25% of brains had sufficient burden of LATE-NC to be associated with discernible cognitive impairment. Many subjects with LATE-NC have comorbid brain pathologies, often including amyloid-β plaques and tauopathy. Given that the ‘oldest-old’ are at greatest risk for LATE-NC, and subjects of advanced age constitute a rapidly growing demographic group in many countries, LATE has an expanding but under-recognized impact on public health. For these reasons, a working group was convened to develop diagnostic criteria for LATE, aiming both to stimulate research and to promote awareness of this pathway to dementia. We report consensus-based recommendations including guidelines for diagnosis and staging of LATE-NC. For routine autopsy workup of LATE-NC, an anatomically-based preliminary staging scheme is proposed with TDP-43 immunohistochemistry on tissue from three brain areas, reflecting a hierarchical pattern of brain involvement: amygdala, hippocampus, and middle frontal gyrus. LATE-NC appears to affect the medial temporal lobe structures preferentially, but other areas also are impacted. Neuroimaging studies demonstrated that subjects with LATE-NC also had atrophy in the medial temporal lobes, frontal cortex, and other brain regions. Genetic studies have thus far indicated five genes with risk alleles for LATE-NC: GRN, TMEM106B, ABCC9, KCNMB2, and APOE. The discovery of these genetic risk variants indicate that LATE shares pathogenetic mechanisms with both frontotemporal lobar degeneration and Alzheimer’s disease, but also suggests disease-specific underlying mechanisms. Large gaps remain in our understanding of LATE. For advances in prevention, diagnosis, and treatment, there is an urgent need for research focused on LATE, including in vitro and animal models. An obstacle to clinical progress is lack of diagnostic tools, such as biofluid or neuroimaging biomarkers, for ante-mortem detection of LATE. Development of a disease biomarker would augment observational studies seeking to further define the risk factors, natural history, and clinical features of LATE, as well as eventual subject recruitment for targeted therapies in clinical trials.

APOE4 is the strongest genetic risk factor for late-onset Alzheimer disease. ApoE4 increases brain amyloid-β pathology relative to other ApoE isoforms. However, whether APOE independently influences tau pathology, the other major proteinopathy of Alzheimer disease and other tauopathies, or tau-mediated neurodegeneration, is not clear. By generating P301S tau transgenic mice on either a human ApoE knock-in (KI) or ApoE knockout (KO) background, here we show that P301S/E4 mice have significantly higher tau levels in the brain and a greater extent of somatodendritic tau redistribution by three months of age compared with P301S/E2, P301S/E3, and P301S/EKO mice. By nine months of age, P301S mice with different ApoE genotypes display distinct phosphorylated tau protein (p-tau) staining patterns. P301S/E4 mice develop markedly more brain atrophy and neuroinflammation than P301S/E2 and P301S/E3 mice, whereas P301S/EKO mice are largely protected from these changes. In vitro, E4-expressing microglia exhibit higher innate immune reactivity after lipopolysaccharide treatment. Co-culturing P301S tau-expressing neurons with E4-expressing mixed glia results in a significantly higher level of tumour-necrosis factor-α (TNF-α) secretion and markedly reduced neuronal viability compared with neuron/E2 and neuron/E3 co-cultures. Neurons co-cultured with EKO glia showed the greatest viability with the lowest level of secreted TNF-α. Treatment of P301S neurons with recombinant ApoE (E2, E3, E4) also leads to some neuronal damage and death compared with the absence of ApoE, with ApoE4 exacerbating the effect. In individuals with a sporadic primary tauopathy, the presence of an ε4 allele is associated with more severe regional neurodegeneration. In individuals who are positive for amyloid-β pathology with symptomatic Alzheimer disease who usually have tau pathology, ε4-carriers demonstrate greater rates of disease progression. Our results demonstrate that ApoE affects tau pathogenesis, neuroinflammation, and tau-mediated neurodegeneration independently of amyloid-β pathology. ApoE4 exerts a 'toxic' gain of function whereas the absence of ApoE is protective.

Resting-state or intrinsic connectivity network functional magnetic resonance imaging provides a new tool for mapping large-scale neural network function and dysfunction. Recently, we showed that behavioural variant frontotemporal dementia and Alzheimer’s disease cause atrophy within two major networks, an anterior ‘Salience Network’ (atrophied in behavioural variant frontotemporal dementia) and a posterior ‘Default Mode Network’ (atrophied in Alzheimer’s disease). These networks exhibit an anti-correlated relationship with each other in the healthy brain. The two diseases also feature divergent symptom-deficit profiles, with behavioural variant frontotemporal dementia undermining social-emotional function and preserving or enhancing visuospatial skills, and Alzheimer’s disease showing the inverse pattern. We hypothesized that these disorders would exert opposing connectivity effects within the Salience Network (disrupted in behavioural variant frontotemporal dementia but enhanced in Alzheimer’s disease) and the Default Mode Network (disrupted in Alzheimer’s disease but enhanced in behavioural variant frontotemporal dementia). With task-free functional magnetic resonance imaging, we tested these ideas in behavioural variant frontotemporal dementia, Alzheimer’s disease and healthy age-matched controls (n = 12 per group), using independent component analyses to generate group-level network contrasts. As predicted, behavioural variant frontotemporal dementia attenuated Salience Network connectivity, most notably in frontoinsular, cingulate, striatal, thalamic and brainstem nodes, but enhanced connectivity within the Default Mode Network. Alzheimer’s disease, in contrast, reduced Default Mode Network connectivity to posterior hippocampus, medial cingulo-parieto-occipital regions and the dorsal raphe nucleus, but intensified Salience Network connectivity. Specific regions of connectivity disruption within each targeted network predicted intrinsic connectivity enhancement within the reciprocal network. In behavioural variant frontotemporal dementia, clinical severity correlated with loss of right frontoinsular Salience Network connectivity and with biparietal Default Mode Network connectivity enhancement. Based on these results, we explored whether a combined index of Salience Network and Default Mode Network connectivity might discriminate between the three groups. Linear discriminant analysis achieved 92% clinical classification accuracy, including 100% separation of behavioural variant frontotemporal dementia and Alzheimer’s disease. Patients whose clinical diagnoses were supported by molecular imaging, genetics, or pathology showed 100% separation using this method, including four diagnostically equivocal ‘test’ patients not used to train the algorithm. Overall, the findings suggest that behavioural variant frontotemporal dementia and Alzheimer’s disease lead to divergent network connectivity patterns, consistent with known reciprocal network interactions and the strength and deficit profiles of the two disorders. Further developed, intrinsic connectivity network signatures may provide simple, inexpensive, and non-invasive biomarkers for dementia differential diagnosis and disease monitoring.

Prion-like propagation of tau aggregation might underlie the stereotyped progression of neurodegenerative tauopathies. True prions stably maintain unique conformations (“strains”) in vivo that link structure to patterns of pathology. We now find that tau meets this criterion. Stably expressed tau repeat domain indefinitely propagates distinct amyloid conformations in a clonal fashion in culture. Reintroduction of tau from these lines into naive cells reestablishes identical clones. We produced two strains in vitro that induce distinct pathologies in vivo as determined by successive inoculations into three generations of transgenic mice. Immunopurified tau from these mice recreates the original strains in culture. We used the cell system to isolate tau strains from 29 patients with 5 different tauopathies, finding that different diseases are associated with different sets of strains. Tau thus demonstrates essential characteristics of a prion. This might explain the phenotypic diversity of tauopathies and could enable more effective diagnosis and therapy.

Neurodegenerative tauopathies characterized by hyperphosphorylated tau include frontotemporal dementia and Parkinsonism linked to chromosome 17 (FTDP-17) and Alzheimer's disease (AD). Reducing tau levels improves cognitive function in mouse models of AD and FTDP-17, but the mechanisms regulating the turnover of pathogenic tau are unknown. We found that tau is acetylated and that tau acetylation prevents degradation of phosphorylated tau (p-tau). We generated two antibodies specific for acetylated tau and showed that tau acetylation is elevated in patients at early and moderate Braak stages of tauopathy. Histone acetyltransferase p300 was involved in tau acetylation and the class III protein deacetylase SIRT1 in deacetylation. Deleting SIRT1 enhanced levels of acetylated-tau and pathogenic forms of p-tau, probably by blocking proteasome-mediated degradation. Inhibiting p300 with a small molecule promoted tau deacetylation and eliminated p-tau associated with tauopathy. Modulating tau acetylation could be a new therapeutic strategy to reduce tau-mediated neurodegeneration.