Social avoidance and social phobia are core symptoms of various psychopathologies but their underlying etiology remains poorly understood. Therefore, this study aims to reveal pro-social effects of the neuropeptide oxytocin (OT), under both basal and stress-induced social avoidance conditions in rodents using a social preference paradigm. We initially show that intracerebroventricular (i.c.v.) application of an OT receptor antagonist (OTR-A) in naïve male rats (0.75 μg/5 μl), or mice (20 μg/2 μl), reduced social exploration of a novel con-specific indicative of attenuated social preference. Previous exposure of male rats to a single social defeat resulted in loss of their social preference and social avoidance, which could be restored by i.c.v. infusion of synthetic OT (0.1 μg/5 μl) 20 min before the social preference test. Although the amygdala has been implicated in both social and OT-mediated actions, bilateral OTR-A (0.1 μg/1 μl) or OT (0.01 μg/1 μl) administration into various subnuclei of the amygdala did not affect basal or stress-induced social preference behavior, respectively. Finally, we demonstrate the social specificity of these OT-mediated effects by showing that neither an arginine vasopressin V1a receptor antagonist (0.75 μg/5 μl, i.c.v.) nor the anxiogenic drug pentylenetetrazol (15 mg/kg, i.p.) altered social preference, with OTR-A not affecting non-social anxiety on the elevated plus-maze. Overall, the data indicate that the basal activity of the endogenous brain OT system is sufficient to promote natural occurring social preference in rodents while synthetic OT shows potential to reverse stress-induced social avoidance and might thus be of use for treating social phobia and social dysfunction in humans.

Oxytocin receptor (Oxtr) signaling in neural circuits mediating discrimination of social stimuli and affiliation or avoidance behavior is thought to guide social recognition. Remarkably, the physiological functions of Oxtrs in the hippocampus are not known. Here we demonstrate using genetic and pharmacological approaches that Oxtrs in the anterior dentate gyrus (aDG) and anterior CA2/CA3 (aCA2/CA3) of mice are necessary for discrimination of social, but not non-social, stimuli. Further, Oxtrs in aCA2/CA3 neurons recruit a population-based coding mechanism to mediate social stimuli discrimination. Optogenetic terminal-specific attenuation revealed a critical role for aCA2/CA3 outputs to posterior CA1 for discrimination of social stimuli. In contrast, aCA2/CA3 projections to aCA1 mediate discrimination of non-social stimuli. These studies identify a role for an aDG-CA2/CA3 axis of Oxtr expressing cells in discrimination of social stimuli and delineate a pathway relaying social memory computations in the anterior hippocampus to the posterior hippocampus to guide social recognition.

ABSTRACT Social play is a highly rewarding behavior that is essential for the development of social skills. Social play is impaired in children diagnosed with autism, a disorder with a strong sex bias in prevalence. We recently showed that the arginine vasopressin (AVP) system in the lateral septum (LS) regulates social play behavior sex-specifically in juvenile rats: Administration of a AVP 1a receptor (V1aR) antagonist increased social play behavior in males and decreased it in females. Here, we demonstrate that glutamate, but not GABA, is involved in the sex-specific regulation of social play by the LS-AVP system. First, males show higher extracellular glutamate concentrations in the LS than females while they show similar extracellular GABA concentrations. This resulted in a baseline sex difference in excitatory/inhibitory balance, which was eliminated by V1aR antagonist administration into the LS: V1aR antagonist increased extracellular glutamate release in females but not in males. Second, administration of the glutamate receptor agonist L-glutamic acid into the LS prevented the V1aR antagonist-induced increase in social play behavior in males while mimicking the V1aR antagonist-induced decrease in social play behavior in females. Third, administration of the glutamate receptor antagonists AP-5 and CNQX into the LS prevented the V1aR antagonist-induced decrease in social play behavior in females. Last, both sexes showed increases in extracellular LS-GABA release upon V1aR antagonist administration into the LS and decreases in social play behavior upon administration of the GABA-A receptor agonist muscimol into the LS, suggesting that GABA is not involved in the sex-specific regulation of social play by the LS-AVP system. Finally, to start identifying the cellular mechanism mediating the sex-specific effects of the LS-AVP system on LS-glutamate, we determined the presence of potential sex differences in the type of LS cells expressing V1aR. However, no sex differences were found in the percentage of Avpr1a+ LS cells expressing markers for either GABAergic neurons, somatostatin-expressing neurons, calbindin 1-expressing neurons, or astrocytes. In conclusion, these findings demonstrate that the LS-AVP system regulates social play sex-specifically via differential local glutamatergic neurotransmission in male and female juvenile rats. Further research is required to uncover the underlying cellular mechanism.

Abstract The ventral pallidum (VP) has been implicated in the regulation of rewarding adult social behaviors, such as pair-bonding and sociosexual motivation. However, the role of the VP in regulating rewarding juvenile social behaviors, such as social play, is unknown. Social play is predominantly displayed by juveniles of many mammalian species and engagement in social play helps develop social competence. In this study, we determined whether the VP is involved in regulating social play in juvenile rats by temporarily inactivating the VP via bilateral infusions of muscimol, the GABA A receptor agonist. Muscimol treatment decreased social play duration in males and females compared to the same-sex control groups. We then focused on the vasopressin (AVP) system in the VP as one potential modulator of social play. We examined the organization of the AVP system in the VP in juvenile rats and found robust sex differences, with denser AVP-immunoreacive fibers and denser vasopressin 1a receptor (V1aR) binding in males compared to females, but a greater number of V1aR-expressing cells in females compared to males. Next, we determined whether exposure to social play changed the activation of V1aR-expressing VP cells in male and female juvenile rats. We found that exposure to social play enhanced the number of V1aR-expressing VP cells co-expressing fos , a marker of neuronal activation, in males only. Finally, we determined the causal involvement of AVP signaling in the VP in social play behavior by infusion of a specific V1aR antagonist into the VP prior to social play exposure. We found that V1aR blockade in the VP increased social play duration in juvenile male rats but decreased social play duration in juvenile female rats compared to same-sex control groups. These findings reveal structural and functional sex differences in the AVP system in the VP that are associated with the sex-specific regulation of juvenile social play behavior.

ABSTRACT Here we characterized the Social versus Food Preference Test, a behavioral paradigm designed to investigate the competition between the choice to seek social interaction versus the choice to seek food. We assessed how this competition was modulated by internal cues (social isolation, food deprivation), external cues (time-of-testing, stimulus salience), sex (males, females), age (adolescents, adults), and rodent model (Wistar rats, C57BL/6J mice). We found that changes in stimulus preference in response to the internal and external cue manipulations were similar across cohorts. Specifically, social over food preference scores were reduced by food deprivation and social familiarly in Wistar rats and C57BL/6J mice of both sexes. Interestingly, the degree of food deprivation-induced changes in stimulus investigation patterns were greater in adolescents compared to adults in Wistar rats and C57BL/6J mice. Strikingly, baseline stimulus preference and investigation times varied greatly between rodent models: across manipulations, Wistar rats were generally more social-preferring and C57BL/6J mice were generally more food-preferring. Adolescent Wistar rats spent more time investigating the social and food stimuli than adult Wistar rats, while adolescent and adult C57BL/6J mice investigated the stimuli a similar amount. Neither social isolation nor time-of-testing altered behavior in the Social versus Food Preference Test. Together, our results indicate that the Social versus Food Preference Test is a flexible behavioral paradigm suitable for future interrogations of the peripheral and central systems that can coordinate the expression of stimulus preference related to multiple motivated behaviors. HIGHLIGHTS Rats prefer social over food when sated, and this is attenuated by food deprivation. Mice have no preference when sated, and prefer food over social when food-deprived. Rats prefer a familiar social stimulus or a novel social stimulus over food. Mice prefer food over a familiar social stimulus. Adolescent rats investigate social and food stimuli longer than adult rats. GRAPHICAL ABSTRACT

Social play is a highly rewarding and motivated behaviour displayed by juveniles of many mammalian species. We hypothesized that the orexin/hypocretin (ORX) system is involved in the expression of juvenile social play behaviour because this system is interconnected with brain regions that comprise the social behaviour and mesocorticolimbic reward networks. We found that exposure to social play increased recruitment of ORX-A neurons in juvenile rats. Furthermore, central administration of ORX-A decreased social play duration, while central blockade of ORX-1 receptors differentially altered social play duration in juvenile rats with low versus high baseline levels of social play (increasing social play in low baseline social play individuals and decreasing social play in high baseline social play individuals). Together, our results provided the first evidence of a role for the ORX system in the modulation of juvenile social play behaviour.