SUMMARY Developing mammalian brains are characterized by disproportionate growth of the forebrain compared to other regions. How this localized expansion occurs is, however, largely unknown. To address this, we identified region-specific neurogenic patterns by creating a single-cell-resolution birthdate atlas of the mouse brain ( https://www.neurobirth.org ). We report that in forebrain regions, neurogenesis is sustained compared to the hindbrain, where neurogenesis is transient and limited to early brain development. Sustained forebrain neurogenesis reflects lengthened cell cycle and reduced consumptive divisions of ventricular zone progenitors, resulting in a preserved germinal cell pool. Using single-cell RNA sequencing, we identify functional molecular programs of ventricular zone progenitors that spatially and temporally regulate progenitor cycling properties, including through loss-of-function of the forebrain-enriched mitochondrial membrane protein Fam210b. These results reveal a parsimonious mechanism to locally regulate neuronal production, in which the time window during which progenitors generate cells is a critical determinant of region-specific brain expansion.

Lipid droplets (LDs) are dynamic lipid storage organelles. They are tightly linked to metabolism and can exert protective functions, making them important players in health and disease. Most LD studies in vivo rely on staining methods, providing only a snapshot. We therefore developed a LD-reporter mouse by endogenously labelling the LD coat protein perilipin 2 (PLIN2) with tdTomato, enabling staining-free fluorescent LD visualisation in living and fixed tissues and cells. Here we validate this model under standard and high-fat diet conditions and demonstrate that LDs are present in various cells in the healthy brain, including neurons, astrocytes, ependymal cells, neural stem/progenitor cells and microglia. Furthermore, we show that LDs are abundant during brain development and can be visualized using live-imaging of embryonic slices. Taken together, our tdTom-Plin2 mouse serves as a novel tool to study LDs and their dynamics under both physiological and diseased conditions in all tissues expressing Plin2.

Abstract Autism spectrum disorder is a neurodevelopmental disease characterized by social deficits and repetitive behaviors. The high heterogeneity of the disease may be explained by gene and environmental interactions and potential risk factors include immune dysfunctions and immune-mediated co-morbidities. Mutations in the SHANK3 gene have been recognized as a genetic risk factor for ASD. While heterozygous SHANK3 mutations are usually the types of mutations associated with idiopathic autism in patients, heterozygous deletion of Shank3 gene in mice does not commonly induce ASD-related behavioural deficit. Here, we used in-vivo and ex-vivo approaches to demonstrate that region-specific neonatal downregulation of Shank3 in the NAc promotes D1R-MSN hyperexcitability and upregulates Trpv4 to impair social behaviour. Interestingly, genetically vulnerable Shank3 +/- mice, when challenged with Lipopolysaccharide to induce inflammatory response, showed similar circuit and behavioural alterations that were rescued by acute Trpv4 inhibition. Altogether our data demonstrate shared molecular and circuit mechanisms between ASD-relevant genetic alterations and environmental insults, which ultimately lead to sociability dysfunctions.

Abstract Lipid droplets (LDs) are dynamic lipid storage organelles. They are tightly linked to metabolism and can exert protective functions, making them important players in health and disease. Most LD studies in vivo rely on staining methods, providing only a snapshot. We therefore developed a LD-reporter mouse by labelling the endogenous LD coat protein perilipin 2 (PLIN2) with tdTomato, enabling staining-free fluorescent LD visualisation in living and fixed tissues and cells. Here we validate this model under standard and high-fat diet conditions and demonstrate that LDs are highly abundant in various cell types in the healthy brain, including neurons, astrocytes, ependymal cells, neural stem/progenitor cells and microglia. Furthermore, we also show that LDs are abundant during brain development and can be visualized using live imaging of embryonic slices. Taken together, our tdTom-Plin2 mouse serves as a novel tool to study LDs and their dynamics under both physiological and diseased conditions in all tissues expressing Plin2.

The circuits of the neocortex are composed of a broad diversity of neuronal cell types, which can be distinguished by their laminar location, molecular identity, and connectivity. During embryogenesis, successive generations of glutamatergic neurons are sequentially born from progenitors located in germinal zones below the cortex. In this process, the earliest-born generations of neurons differentiate to reside in deep layers, while later-born daughter neurons reside in more superficial layers. Although the aggregate competence of progenitors to produce successive subtypes of neurons progresses as corticogenesis proceeds, a fine-grained temporal understanding of how neuronal subtypes are sequentially produced is still missing. Here, we use FlashTag, a high temporal resolution labeling approach, to follow the fate of the simultaneously-born daughter neurons of ventricular zone progenitors at multiple stages of corticogenesis. Our findings reveal a bimodal regulation in the diversity of neurons being produced at single time points of corticogenesis. Initially, distinct subtypes of deep-layer neurons are simultaneously produced, as defined by their laminar location, molecular identity and connectivity. Later on, instead, instantaneous neuronal production is homogeneous and the distinct superficial-layer neurons subtypes are sequentially produced. These findings suggest that early-born, deep-layer neurons have a less determined fate potential than later-born superficial layer neurons, which may reflect the progressive implementation of pre-and/or post-mitotic mechanisms controlling neuronal fate reliability.

The formation of functional cortical maps in the cerebral cortex results from a timely regulated interaction between intrinsic genetic mechanisms and electrical activity. To understand how transcriptional regulation influences network activity and neuronal excitability within the neocortex, we used mice deficient for the area mapping gene Nr2f1 (also known as COUP-TFI ), a key determinant of somatosensory area specification during development. We found that cortical loss of Nr2f1 impacts on spontaneous network activity and synchronization at perinatal stages. In addition, we observed alterations in the intrinsic excitability and morphological features of layer V pyramidal neurons. Accordingly, we identified distinct voltage-gated ion channels regulated by Nr2f1 that might directly influence intrinsic bioelectrical properties during critical time windows of somatosensory cortex specification. Together, our data suggest a tight link between Nr2f1 and neuronal excitability in the developmental sequence that ultimately sculpts the emergence of cortical network activity within the immature neocortex.