Abstract The anterior thalamic nuclei are important for spatial and episodic memory; however, there is surprisingly little information about how these nuclei are affected in many conditions that present with memory impairments, including Down’s syndrome. To assess the status of the anterior thalamic nuclei in Down’s syndrome we quantified neurons and glial cells in the brains from four older patients with this condition. There was a striking reduction in the volume of the anterior thalamic nuclei and this appeared to reflect the loss of approximately 70% of neurons. The number of glial cells was also reduced but to a lesser degree than neurons. The anterior thalamic nuclei appear to be particularly sensitive to effects of aging in Down’s syndrome and the pathology in this region likely contributes to the memory impairments observed. These findings re-affirm the importance of assessing the status of the anterior thalamic nuclei in conditions where memory impairments have been principally assigned to pathology in the medial temporal lobe.

The anterior thalamic nuclei are important for cognition, and memory in particular. However, little is known about how the anterior thalamic nuclei are affected in many neurological disorders partly due to difficulties in selective segmentation in in vivo scans, due to their size and location. Post-mortem studies, therefore, remain a valuable source of information about the status of the anterior thalamic nuclei. We used post-mortem tissue to assess the status of the anteroventral thalamic nucleus in Down syndrome using samples from males and females ranging from 22-65 years in age and comparing to tissue from age matched controls. As expected, there was increased beta-amyloid plaque expression in the Down syndrome group. While there was a significant increase in neuronal density in the Down syndrome group, the values showed more variation consistent with a heterogeneous population. The surface area of the anteroventral thalamic nucleus was smaller in the Down syndrome group suggesting the increased neuronal density was due to greater neuronal packing but likely fewer overall neurons. There was a marked reduction in the proportion of neurons immunoreactive for the calcium-binding proteins calbindin, calretinin, and parvalbumin in individuals with Down syndrome. These findings highlight the vulnerability of calcium-binding proteins in the anteroventral nucleus in Down syndrome, which could both be driven by, and exacerbate, Alzheimer-related pathology in this region.

Abstract The anterior thalamic nuclei are important for cognition, and memory in particular. However, little is known about how the anterior thalamic nuclei are affected in many neurological disorders partly due to difficulties in selective segmentation in in vivo scans, due to their size and location. Post-mortem studies, therefore, remain a valuable source of information about the status of the anterior thalamic nuclei. We used post-mortem tissue to assess the status of the anteroventral thalamic nucleus in Down syndrome using samples from males and females ranging from 22-65 years in age and comparing to tissue from age matched controls. As expected, there was increased beta-amyloid plaque expression in the Down syndrome group. While there was a significant increase in neuronal density in the Down syndrome group, the values showed more variation consistent with a heterogeneous population. The surface area of the anteroventral thalamic nucleus was smaller in the Down syndrome group suggesting the increased neuronal density was due to greater neuronal packing but likely fewer overall neurons. There was a marked reduction in the proportion of neurons immunoreactive for the calcium-binding proteins calbindin, calretinin, and parvalbumin in individuals with Down syndrome across all ages. These findings highlight the vulnerability of calcium-binding proteins in the anteroventral nucleus in Down syndrome, which could both be driven by, and exacerbate, Alzheimer-related pathology in this region.

mGluR2 receptors are widely expressed in limbic brain regions associated with memory, including the hippocampal formation, retrosplenial and frontal cortices, as well as subcortical regions including the mammillary bodies. mGluR2/3 agonists have been proposed as potential therapeutics for neurological and psychiatric disorders, however, there is still little known about the role of these receptors in cognitive processes, including memory consolidation. To address this, we assessed the effect of the mGluR2/3 agonist, eglumetad, on spatial memory consolidation in both mice and rats. Using the novel place preference paradigm, we found that post-sample injections of eglumetad impaired subsequent spatial discrimination when tested 6 hours later. Using the immediate early gene c-fos as a marker of neural activity, we showed that eglumetad injections reduced activity in a network of limbic brain regions including the hippocampus and mammillary bodies. To determine whether the systemic effects could be replicated with more targeted manipulations, we performed post-sample infusions of the mGluR2/3 agonist 2R,4R-APDC into the mammillary bodies. This impaired novelty discrimination on a place preference task and an object-in-place task, again highlighting the role of mGluR2/3 transmission in memory consolidation and demonstrating the crucial involvement of the mammillary bodies in post-encoding processing of spatial information.