Abstract Understanding the adaptability of the motor cortex in response to bilateral motor tasks is crucial for advancing our knowledge of neural plasticity and motor learning. Here we aim to investigate the dynamic lateralization of contralateral-projecting corticospinal neurons (cpCSNs) during such tasks. Utilizing in vivo two-photon calcium imaging, we observe cpCSNs in mice performing a bilateral lever-press task. Our findings reveal a heterogeneous population dynamics in cpCSNs: a marked decrease in activity during ipsilateral motor learning, in contrast to maintained activity during contralateral motor learning. Notably, individual cpCSNs show dynamic shifts in their engagement with ipsilateral and contralateral movements, displaying an evolving pattern of activation over successive days. This suggests a flexible and learning-related reconfiguration in the cpCSN network, parallel to motor learning stages. Our findings suggest a complex reorganization in cpCSN activities, underscoring the dynamic nature of cortical lateralization in motor learning and offering insights for neuromotor rehabilitation.

Abstract The latest research shows that calcium signals can provide a new signal source for brain-machine interfaces (BMI). However, it remains a question whether the calcium signals from layer 2/3 motor cortex can be used for continuous neural decoding. And how they are involved in movement coding is also worth investigating. Here we collect the somatic signals in M1 layer 2/3 while mice performed a lever-press task under the one-photon imaging. We first present the potential of somatic calcium signals from layer 2/3 in continuous neural decoding through an improved recurrent neural network. Layer 2/3 neurons exhibit three types of calcium dynamics with distinct spatiotemporal coding patterns involved in the movement. Pre-pressing and pressing neurons enable sparse coding of movement through complementary spatiotemporal information. While post-pressing neurons predict the lever movement most accurately through the calcium dynamics with higher fidelity. These results demonstrate the capability of calcium signals from layer 2/3 neurons as a motor BMI driver and underscore their diversity in motor coding, opening a new avenue for studying the motor cortex and designing optical BMIs.

Genomic imbalance in aneuploidy is often detrimental to organisms. To gain insight into the molecular basis of aneuploidies in humans, we analyzed transcriptome data from several autosomal and sex chromosome aneuploidies. The results showed that in human aneuploid cells, genes located on unvaried chromosomes are inversely or proportionally trans-modulated, while a subset of genes on the varied chromosomes are compensated. Less genome-wide modulation is found for sex chromosome aneuploidy compared with autosomal aneuploidy due to X inactivation and the retention of dosage sensitive regulators on both sex chromosomes to limit the effective dosage change. We also found that lncRNA and mRNA can have different responses to aneuploidy. Furthermore, we analyzed the relationship between dosage-sensitive transcription factors and their targets, which illustrated the modulations and indicates genomic imbalance is related to stoichiometric changes of components of gene regulatory complexes.

Abstract We utilized B cells from a Rhesus macaque immunized with a multivalent prime-boost regimen of filovirus antigens to isolate a novel panel of marburgvirus glycoprotein (GP)-specific monoclonal antibodies (mAbs). A heterologous marburgvirus GP probe was used to sort for B cells with cross-marburgvirus reactive breadth. 33 mAbs belonging to 28 unique lineages were expressed and experimentally characterized. Antibody specificities were assessed by binding competition and overlapping pepscan analyses, and were found to map to a previously characterized protective region on GP2 and a cross-filovirus reactive region on GP1, among others. A third of the lineages targeted the predicted receptor binding region (RBR), including two lineages with potent Marburg pseudovirus neutralization that were structurally analyzed and confirmed to recognize this region. Our study describes the discovery and characterization of a diverse panel of antibodies against marburgvirus GP induced by multivalent immunization and provides candidate immunotherapeutics for further study and development. Author Summary Marburgviruses were the first filoviruses characterized to emerge in humans in 1967, and have led to multiple outbreaks since then with average case fatality rates of ∼50%. Although a vaccine and monoclonal antibody countermeasures have been approved for clinical use against the related Ebola viruses, these are ineffective against marburgviruses or other filoviruses. As such, gaps exist in the clinical toolkit against filoviruses, in particular marburgviruses. Here, we isolated and characterized a novel panel of monoclonal antibodies directed against the marburgvirus surface glycoprotein from an immunized Rhesus macaque. We utilized an antibody isolation method that ensured broad antibody recognition across multiple marburgvirus isolates. Functional and structural analyses revealed that roughly half of the antibodies in the panel mapped to regions on the glycoprotein shown previously to protect from infection, including the receptor binding domain and a protective region on the membrane-anchoring subunit, while a quarter of the antibodies did not fall into any known binding competition group indicating potential novel specificities. Our study advances the understanding of marburgvirus glycoprotein antigenicity and furthers efforts to develop candidate antibody countermeasures against these lethal viruses.

Reaching to grasp movement is thought to rely upon two independent brain pathways. The dorsomedial one is involved in reaching while the dorsolateral one is dealing with grasping. However, some recent evidences suggested that the dorsomedial pathway might participate in grasp movement. Therefore, it is important to investigate whether PMd is involved in grasp planning, and if participating, what kind of role PMd played in grasp planning. In this study, two macaques monkeys were trained to grasp same object by instructing or freely choosing one of two grips, power grip or hook grip. A 96-channel microelectrode array was implanted to collect the population activity of PMd in each subject. Both single unit activity and population activity were analyzed. We found that nearly 21.0% and 26.8% units in PMd of two monkeys displayed grip selectivity during gesture planning in both instructing or freely choosing conditions. These units exhibit selectivity for different gestures when facing the identical visual stimuli (freely choosing condition). At the same time, similar activity patterns are displayed for the same gesture when faced with different selection strategies (freely choosing condition vs. instructing condition). These results show that some neurons of PMd are mainly involved in the hand shape preparation and have no obvious relationship with external visual stimuli and selection strategies.

An effective vaccine for hepatitis C virus (HCV) is a major unmet need, and it requires an antigen that elicits immune responses to key conserved epitopes. Based on structures of antibodies targeting HCV envelope glycoprotein E2, we designed immunogens to modulate the structure and dynamics of E2 and favor induction of bNAbs in the context of a vaccine. These designs include a point mutation in a key conserved antigenic site to stabilize its conformation, as well as redesigns of an immunogenic region to add a new N-glycosylation site and mask it from antibody binding. Designs were experimentally characterized for binding to a panel of human monoclonal antibodies (HMAbs) and the coreceptor CD81 to confirm preservation of epitope structure and preferred antigenicity profile. Selected E2 designs were tested for immunogenicity in mice, with and without hypervariable region 1, which is an immunogenic region associated with viral escape. One of these designs showed improvement in polyclonal immune serum binding to HCV pseudoparticles and neutralization of isolates associated with antibody resistance. These results indicate that antigen optimization through structure-based design of the envelope glycoproteins is a promising route to an effective vaccine for HCV.