Abstract Copy number variants (CNVs) have provided a reliable entry point to identify structural correlates of atypical cognitive development. Hemizygous deletion of human chromosome 22q11.2 is associated with impaired cognitive function; however, the mechanisms by which numerous genes encoded in this CNV contribute to cognitive deficits via diverse structural alterations in the brain remain unclear. This study aimed to determine the cellular basis of the link between alterations in brain structure and cognitive functions in a mouse model. The heterozygosity of Tbx1, a 22q11.2 gene, altered the composition of myelinated axons in the fimbria, reduced oligodendrocyte production capacity, and slowed the acquisition of spatial memory and cognitive flexibility. Our findings provide a cellular basis for specific cognitive dysfunctions that occur in patients with loss-of-function TBX1 variants and 22q11.2 hemizygous deletion. Teaser A risk gene for autism alters myelin composition in the hippocampal connection and slows cognitive speed.

Copy number variants (CNVs) are robustly associated with psychiatric disorders and their dimensions and changes in brain structures and behavior. However, as CNVs contain many genes, the precise gene-phenotype relationship remains unclear. Although various volumetric alterations in the brains of 22q11.2 CNV carriers have been identified in humans and mouse models, it is unknown how the genes in the 22q11.2 region individually contribute to structural alterations and associated mental illnesses and their dimensions. Our previous studies have identified Tbx1, a T-box family transcription factor encoded in 22q11.2 CNV, as a driver gene for social interaction and communication, spatial and working memory, and cognitive flexibility. However, it remains unclear how TBX1 impacts the volumes of various brain regions and their functionally linked behavioral dimensions. In this study, we used volumetric magnetic resonance imaging analysis to comprehensively evaluate brain region volumes in congenic Tbx1 heterozygous mice. Our data show that the volumes of anterior and posterior portions of the amygdaloid complex and its surrounding cortical regions were reduced in Tbx1 heterozygous mice. Moreover, we examined the behavioral consequences of an altered volume of the amygdala. Tbx1 heterozygous mice were impaired for their ability to detect the incentive value of a social partner in a task that depends on the amygdala. Our findings identify the structural basis for a specific social dimension associated with loss-of-function variants of TBX1 and 22q11.2 CNV.

Abstract Task-free functional connectivity in animal models provides an experimental framework to examine connectivity phenomena under controlled conditions and allows comparison with invasive or terminal procedures. To date, animal acquisitions are performed with varying protocols and analyses that hamper result comparison and integration. We introduce StandardRat , a consensus rat functional MRI acquisition protocol tested across 20 centers. To develop this protocol with optimized acquisition and processing parameters, we initially aggregated 65 functional imaging datasets acquired in rats from 46 centers. We developed a reproducible pipeline for the analysis of rat data acquired with diverse protocols and determined experimental and processing parameters associated with a more robust functional connectivity detection. We show that the standardized protocol enhances biologically plausible functional connectivity patterns, relative to pre-existing acquisitions. The protocol and processing pipeline described here are openly shared with the neuroimaging community to promote interoperability and cooperation towards tackling the most important challenges in neuroscience.