Abstract Initiatives towards acquiring large-scale neuroimaging data in non-human primates promise improving translational neuroscience and cross-species comparisons. Crucial among these efforts is the need to expand sample sizes while reducing the impact of anesthesia on the functional properties of brain networks. Yet, the effects of anesthesia on non-human primate brain networks remain unclear. Here, we demonstrate using functional magnetic resonance imaging (fMRI) at 9.4 tesla that isoflurane anesthesia induces a variety of brain states in the marmoset brain with dramatically altered functional connectivity profiles. As an alternative, we recommend using a continuous infusion of the sedative medetomidine, supplemented with a low concentration of isoflurane. Using this protocol in eight marmosets, we observed robust visual activation during flickering light stimulation and identified resting-state networks similar to the awake state. In contrast, isoflurane alone led to a suppressed visual activation and the absence of awake-like network patterns. Comparing states using a graph-theoretical approach, we confirmed that the structure of functional networks is preserved under our proposed anesthesia protocol but is lost using isoflurane alone at concentration levels greater than 1%. We believe that the widespread adoption of this protocol will be a step towards advancing translational neuroscience initiatives in non-human primate neuroimaging. To promote the collaborative use of neuroimaging resources, we openly share our datasets (https://zenodo.org/records/11118775).

Abstract Neuroimaging non-human primates (NHPs) is a growing, yet highly specialized field of neuroscience. Resources that were primarily developed for human neuroimaging often need to be significantly adapted for use with NHPs or other animals, which has led to an abundance of custom, in-house solutions. In recent years, the global NHP neuroimaging community has made significant efforts to transform the field towards more open and collaborative practices. Here we present the PRIMatE Resource Exchange (PRIME-RE), a new collaborative online platform for NHP neuroimaging. PRIME-RE is a dynamic community-driven hub for the exchange of practical knowledge, specialized analytical tools, and open data repositories, specifically related to NHP neuroimaging. PRIME-RE caters to both researchers and developers who are either new to the field, looking to stay abreast of the latest developments, or seeking to collaboratively advance the field.

The neocortex is composed of layers. Whether layers constitute an essential framework for the formation of functional circuits is not well understood. We investigated if neurons require the layer organization to be embedded into brain-wide circuits using the reeler mouse. This mutant is characterized by a migration deficit of cortical neurons so that no layers are formed. Still, neurons retain their properties and reeler mice show little cognitive impairment. We focused on VIP neurons because they are known to receive strong long-range inputs and have a typical laminar bias towards upper layers. In reeler these neurons are more distributed across the cortex. We mapped the brain-wide inputs of VIP neurons in barrel cortex of wildtype and reeler mice with rabies virus tracing. Innervation by subcortical inputs was not altered in reeler, in contrast to the cortical circuitry. Numbers of long-range ipsilateral cortical inputs were reduced in reeler, while contralateral inputs were strongly increased. Reeler mice had more callosal projection neurons. Hence, the corpus callosum was larger in reeler as shown by structural imaging. We argue that in the absence of cortical layers, circuits with subcortical structures are maintained but cortical neurons establish a different network capable to preserve cognitive functions.### Competing Interest StatementThe authors have declared no competing interest.

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.

Abstract Neural processes in the hippocampus and entorhinal cortex are thought to be crucial for spatial cognition. A growing variety of theoretical models have been proposed to capture the rich neural and behavioral phenomena associated with these circuits. However, systematic comparison of these theories, both against each other and against empirical data, remains challenging. To address this gap, we present NeuralPlayground, an open-source standardised software framework for comparisons between theory and experiment in the domain of spatial cognition. This Python software package offers a reproducible way to compare models against a centralised library of published experimental results, including neural recordings and animal behavior. The framework implements three Agents embodying different computational models; three Experiments comprising publicly available neural and behavioral datasets; a customisable 2-dimensional Arena (continuous and discrete) able to generate common and novel spatial layouts; and a Comparison tool that facilitates systematic comparisons between models and data. Each module can also be used separately, allowing standardised and flexible access to influential models and data sets. We hope NeuralPlayground, available on GitHub 3 , provides a starting point for a shared, standardized, open, and reproducible computational understanding of the role of the hippocampus and entorhinal cortex in spatial cognition.

Abstract During deep anesthesia, the electroencephalographic (EEG) signal of the brain alternates between bursts of activity and periods of relative silence (suppressions). The origin of burst-suppression and its distribution across the brain remain matters of debate. In this work, we used functional magnetic resonance imaging (fMRI) to map the brain areas involved in anesthesia-induced burst-suppression across four mammalian species: humans, long-tailed macaques, common marmosets, and rats. At first, we determined the fMRI signatures of burst-suppression in human EEG-fMRI data. Applying this method to animal fMRI datasets, we found distinct burst-suppression signatures in all species. The burst-suppression maps revealed a marked inter-species difference: in rats the entire neocortex engaged in burst-suppression, while in primates most sensory areas were excluded—predominantly the primary visual cortex. We anticipate that the identified species-specific fMRI signatures and whole-brain maps will guide future targeted studies investigating the cellular and molecular mechanisms of burst-suppression in unconscious states.

Initiatives towards acquiring large-scale neuroimaging data in non-human primates promise improving translational neuroscience and cross-species comparisons. Crucial among these efforts is the need to expand sample sizes while reducing the impact of anesthesia on the functional properties of brain networks. Yet, the effects of anesthesia on non-human primate brain networks remains unclear. Here, we demonstrate that isoflurane anesthesia induces a variety of brain states in the marmoset brain with dramatically altered functional connectivity profiles. As an alternative, we recommend using a continuous infusion of the sedative medetomidine, supplemented with a low concentration of isoflurane. With this protocol, we observed robust visual activation during flickering light stimulation and identified resting-state networks similar to the awake state. In contrast, isoflurane alone led to a suppressed visual activation and the absence of awake-like network patterns. Comparing states using a graph-theoretical approach, we confirmed that the structure of functional networks is preserved under our proposed anesthesia protocol but is lost using isoflurane alone. We believe that the widespread adoption of this protocol will be a step towards advancing translational neuroscience initiatives in non-human primate neuroimaging. To promote the shared use of neuroimaging resources, we share our datasets on the Marmoset connectome project.

Motivation: We address the need for standardization and collaboration in rat sensory-evoked fMRI by providing evidence-based recommendations and open-access datasets, fostering community growth. Goal(s): We aim to assess inter- and intra-datasets variability, focusing on image acquisition and experimental protocols, and to optimize analysis by comparing hemodynamic response functions and denoising methods. Approach: We collected 17 rat datasets from 10 centers, applied standardized preprocessing, and analyzed the sensory-evoked responses at individual and groups levels. Project code is openly available. Results: Our study revealed significant diversity in rat attributes, anesthesia protocols, and imaging acquisition parameters across datasets. We are currently optimizing analyses to strengthen protocol robustness. Impact: We present evidence for the substantial heterogeneity intra- and inter-datasets of rat sensory-evoked fMRI. We will provide guidelines to enhance reproducibility, facilitate cross-laboratory comparisons, collaborations in neuroimaging research, and encourage more robust findings with potential translational applications.

Medetomidine has become a popular choice for anesthetizing rats during long-lasting sessions of blood-oxygen-level dependent (BOLD) functional magnetic resonance imaging (fMRI). Despite this, it has not yet been established how commonly reported fMRI readouts evolve over several hours of medetomidine anesthesia and how they are affected by the precise timing, dose, and route of administration. We used four different protocols of medetomidine administration to anesthetize rats for up to six hours and repeatedly evaluated somatosensory stimulus-evoked BOLD responses and resting state functional connectivity throughout. We found that the temporal evolution of fMRI readouts strongly depended on the method of administration. Protocols that combined an initial medetomidine bolus (0.05 mg/kg) together with a subsequent continuous infusion (0.1 mg/kg/h) led to temporally stable measures of stimulus-evoked activity and functional connectivity. However, when the bolus was omitted, or the dose of medetomidine lowered, the measures attenuated in a time-dependent manner. We conclude that medetomidine can sustain consistent fMRI readouts for up to six hours of anesthesia, but only with an appropriate administration protocol. This factor should be considered for the design and interpretation of future preclinical fMRI studies in rats.