Arc/Arg3.1 is robustly induced by plasticity-producing stimulation and specifically targeted to stimulated synaptic areas. To investigate the role of Arc/Arg3.1 in synaptic plasticity and learning and memory, we generated Arc/Arg3.1 knockout mice. These animals fail to form long-lasting memories for implicit and explicit learning tasks, despite intact short-term memory. Moreover, they exhibit a biphasic alteration of hippocampal long-term potentiation in the dentate gyrus and area CA1 with an enhanced early and absent late phase. In addition, long-term depression is significantly impaired. Together, these results demonstrate a critical role for Arc/Arg3.1 in the consolidation of enduring synaptic plasticity and memory storage.

Abstract

 We provide physiological, pharmacological, and structural evidence that axons of hippocampal principal cells are electrically coupled, with prepotentials or spikelets forming the physiological substrate of electrical coupling as observed in cell somata. Antidromic activation of neighboring axons induced somatic spikelet potentials in neurons of CA3, CA1, and dentate gyrus areas of rat hippocampal slices. Somatic invasion by these spikelets was dependent on the activation of fast Na⁺ channels in the postjunctional neuron. Antidromically elicited spikelets were suppressed by gap junction blockers and low intracellular pH. Paired axo-somatic and somato-dendritic recordings revealed that the coupling potentials appeared in the axon before invading the soma and the dendrite. Using confocal laser scanning microscopy we found that putative axons of principal cells were dye coupled. Our data thus suggest that hippocampal neurons are coupled by axo-axonal junctions, providing a novel mechanism for very fast electrical communication.

The emergence of SARS-CoV-2 led to pandemic spread of coronavirus disease 2019 (COVID-19), manifesting with respiratory symptoms and multi-organ dysfunction. Detailed characterization of virus-neutralizing antibodies and target epitopes is needed to understand COVID-19 pathophysiology and guide immunization strategies. Among 598 human monoclonal antibodies (mAbs) from 10 COVID-19 patients, we identified 40 strongly neutralizing mAbs. The most potent mAb, CV07-209, neutralized authentic SARS-CoV-2 with an IC

Transmitter release at the fly neuromuscular junction is abolished in the absence of a scaffold protein.

Summary Understanding the functional principles of the human brain requires deep insight into the neuronal and network physiology. To what extent such principles of cellular physiology and synaptic interactions are common across different human individuals is unknown. We characterized the physiology of ~1200 pyramidal neurons and ~1400 monosynaptic connections using advanced multineuron patch-clamp recordings in slices from human temporal cortex. To disentangle within and between individual sources of heterogeneity, we recorded up to 100 neurons per single subject. We found that neuronal, but not synaptic physiology varied with laminar depth. Connection probability was ~15% throughout layer 2-3. Synaptic amplitudes exhibited heavy-tailed distributions with an inverse power law relationship to short term plasticity. Neurons could be classified into four functional subtypes. These general principles of microcircuit physiology were common across individuals. Our study advances the understanding of human neuron and synaptic diversity from an individual and phenotypic perspective.

Abstract SARS-CoV-2 Beta variant of concern (VOC) resists neutralization by major classes of antibodies from non-VOC COVID-19 patients and vaccinated individuals. Here, serum of Beta variant infected patients revealed reduced cross-neutralization of non-VOC virus. From these patients, we isolated Beta-specific and cross-reactive receptor-binding domain (RBD) antibodies. The Beta-specificity results from recruitment of novel VOC-specific clonotypes and accommodation of VOC-defining amino acids into a major non-VOC antibody class that is normally sensitive to these mutations. The Beta-elicited cross-reactive antibodies share genetic and structural features with non-VOC-elicited antibodies, including a public VH1-58 clonotype targeting the RBD ridge independent of VOC mutations. These findings advance our understanding of the antibody response to SARS-CoV-2 shaped by antigenic drift with implications for design of next-generation vaccines and therapeutics. One sentence summary SARS-CoV-2 Beta variant elicits lineage-specific antibodies and antibodies with neutralizing breadth against wild-type virus and VOCs.

Abstract Information is carried between brain regions through neurotransmitter release from axonal presynaptic terminals. Understanding the functional roles of defined neuronal projection pathways in cognitive and behavioral processes requires temporally precise manipulation of their activity in vivo . However, existing optogenetic tools have low efficacy and off-target effects when applied to presynaptic terminals, while chemogenetic tools are difficult to control in space and time. Here, we show that a targeting-enhanced mosquito homologue of the vertebrate encephalopsin (eOPN3) can effectively suppress synaptic transmission through the G i/o signaling pathway. Brief illumination of presynaptic terminals expressing eOPN3 triggers a lasting suppression of synaptic output that recovers spontaneously within minutes in vitro as well as in vivo . In freely moving mice, eOPN3-mediated suppression of dopaminergic nigrostriatal afferents leads to an ipsiversive rotational bias. We conclude that eOPN3 can be used to selectively suppress neurotransmitter release at synaptic terminals with high spatiotemporal precision, opening new avenues for functional interrogation of long-range neuronal circuits in vivo .

SUMMARY Bouts of high frequency activity known as sharp wave ripples (SPW-Rs) facilitate communication between the hippocampus and neocortex. However, the paths and mechanisms by which SPW-Rs broadcast their content are not well understood. Due to its anatomical positioning, the granular retrosplenial cortex (gRSC) may be a bridge for this hippocampo-cortical dialogue. Using silicon probe recordings in awake, head-fixed mice, we show the existence of SPW-R analogues in gRSC and demonstrate their coupling to hippocampal SPW-Rs. gRSC neurons reliably distinguished different subclasses of hippocampal SPW-Rs according to ensemble activity patterns in CA1. We demonstrate that this coupling is brain state-dependent, and delineate a topographically-organized anatomical pathway via VGlut2-expressing, bursty neurons in the subiculum. Optogenetic stimulation or inhibition of bursty subicular cells induced or reduced responses in superficial gRSC, respectively. These results identify a specific path and underlying mechanisms by which the hippocampus can convey neuronal content to the neocortex during SPW-Rs.