ABSTRACT Repeated social stress is a significant factor in triggering depression in vulnerable individuals, and genetic and environmental factors interact to contribute to this vulnerability. Interestingly, the role of experience in shaping vulnerability is not well studied. To what extent does an individual’s initial reaction to a given stressor influence their response to similar stressors in the future? And how is this initial response encoded at the neural level to bias towards future susceptibility or resilience? The Chronic Social Defeat Stress (CSDS) mouse model offers an ideal opportunity to address these questions. Following 10 days of repeated social defeat, mice diverge into two distinct populations of social reactivity: resilient (interactive) and susceptible (avoidant). It is notable that the CSDS paradigm traditionally uses genetically inbred mice, indicating that this divergence is not genetically determined. Furthermore, the emergence of the two phenotypes only occurs following several days of exposure to stress, suggesting that the repeated experience of social defeat influences future susceptibility or resilience. In this study, we asked whether specific patterns of neural activation during the initial exposure to the social defeat stress can predict whether an individual will eventually emerge as resilient or susceptible. To address this question, we used Fos-TRAP2 mouse technology to capture brain-wide neural activation patterns elicited during the initial stress exposure, while allowing the mice to go on to experience the full course of CSDS and diverge into resilient and susceptible populations. Using a high-throughput brain-wide cell counting approach, we identified the bed nucleus of the stria terminalis and lateral septal nucleus as key hubs for encoding social defeat. We also identified the basomedial amygdala as a hub for encoding future susceptibility, and the hippocampal CA1 area and medial habenula for encoding future resilience. Our findings demonstrate that the initial experience with social stress induces a distinct brain-wide pattern of neural activation associated with defeat, as well as unique activation patterns that appear to set the stage for future resilience or susceptibility. This highly orchestrated response to defeat is seen especially in animals that emerge as resilient compared to susceptible. Overall, our work represents a critical starting place for elucidating mechanisms whereby early experiences can shape vulnerability to affective disorders.

ABSTRACT Evaluating and coping with stressful social events as they unfold is a critical strategy in overcoming them without long-lasting detrimental effects. Individuals display a wide range of responses to stress, which can manifest in a variety of outcomes for the brain as well as subsequent behavior. Chronic Social Defeat Stress (CSDS) in mice has been widely used to model individual variation following a social stressor. Following a course of repeated intermittent psychological and physical stress, mice diverge into separate populations of social reactivity: resilient (socially interactive) and susceptible (socially avoidant) animals. A rich body of work reveals distinct neurobiological and behavioral consequences of this experience that map onto the resilient and susceptible groups. However, the range of factors that emerge over the course of defeat have not been fully described. Therefore, in the current study, we focused on characterizing behavioral, physiological, and neuroendocrine profiles of mice in three separate phases: before, during, and following CSDS. We found that following CSDS, traditional read-outs of anxiety-like and depression-like behaviors do not map on to the resilient and susceptible groups. By contrast, behavioral coping strategies used during the initial social stress encounter better predict which mice will eventually become resilient or susceptible. In particular, mice that will emerge as susceptible display greater escape behavior on Day 1 of social defeat than those that will emerge as resilient, indicating early differences in coping mechanisms used between the two groups. We further show that the social avoidance phenotype in susceptible mice is specific to the aggressor strain and does not generalize to conspecifics or other strains, indicating that there may be features of threat discrimination that are specific to the susceptible mice. Our findings suggest that there are costs and benefits to both the resilient and susceptible outcomes, reflected in their ability to cope and adapt to the social stressor.