The epidemic of the 2019 novel coronavirus SARS-CoV-2, causing the coronavirus disease 2019 (COVID-19) is a global public health emergency with multifaceted severe consequences for people's lives and their mental health. In this article, as members of the European College of Neuropsychopharmacology (ECNP) Resilience, we will discuss the urgent need for a focus on resilience during the current coronavirus pandemic. Resilience is pivotal to cope with stress and vital to stay in balance. We will discuss the importance of resilience at the individual and societal level, but also the implication for patients with a psychiatric condition and health care workers. We not only advocate for an increased focus on mental health during the coronavirus pandemic but also highlight the urgent need of augmenting our focus on resilience and on strategies to enhance it.

Abstract The nucleus accumbens (NAc) is a crucial brain region for emotionally-relevant behaviors. The NAc is mainly composed of medium spiny neurons (MSN) expressing either dopamine receptor D1 (D1-MSNs) or D2 (D2-MSNs). D1-MSNs project to the ventral tegmental area (VTA) and ventral pallidum (VP), while D2-MSNs project only to the VP. In this work, we selectively manipulated D1-MSN projections to the VP and VTA, and D2-MSN projections to the VP during classical anxiety behavioral paradigms in naïve mice. We found that optogenetic activation of D1-MSN to VP or VTA did not trigger significant anxious-like behaviors. Interestingly, optical activation of D2-MSN-VP projections significantly increased anxious-like behavior in all of the tests performed. This phenotype was associated with a decrease in the activity of VP putative GABAergic neurons. Importantly, pre-treating D2-MSN-VP animals with the GABA modulator diazepam prevented the optically-triggered anxious-like behavior. Overall, our results suggest that D2-MSN-VP projections contribute for the development of anxious-like behavior, through modulation of GABAergic activity in the VP.

Abstract The nucleus accumbens (NAc) is a key brain region for motivated behaviors, yet how distinct neuronal populations encode appetitive or aversive stimuli remains undetermined. Using microendoscopic calcium imaging, we tracked NAc shell D1- or D2-medium spiny neurons’ (MSNs) activity during exposure to stimuli of opposing valence and associative learning. Despite drift in individual neurons’ coding, both D1- and D2-population activity was sufficient to discriminate opposing valence unconditioned stimuli, but not predictive cues. Notably, D1- and D2-MSNs were similarly co-recruited during appetitive and aversive conditioning, supporting a concurrent role in associative learning. Conversely, when contingencies changed, there was an asymmetric response in the NAc, with more pronounced changes in the activity of D2-MSNs. Optogenetic manipulation of D2-MSNs provided causal evidence of the necessity of this population in the extinction of aversive associations. Our results reveal how NAc shell neurons encode valence, Pavlovian associations and their extinction, and unveil new mechanisms underlying motivated behaviors.

Abstract To survive, individuals must learn to associate cues in the environment with emotionally relevant outcomes. This association is partially mediated by the nucleus accumbens (NAc), a key brain region of the reward circuit that is mainly composed by GABAergic medium spiny neurons (MSNs), that express either dopamine receptor D1 or D2. Recent studies showed that both populations can drive reward and aversion, however, the activity of these neurons during appetitive and aversive Pavlovian conditioning remains to be determined. Here, we investigated the relevance of D1- and D2-neurons in Pavlovian associations, by measuring calcium transients with fiber photometry during appetitive and aversive Pavlovian tasks. Sucrose was used as a positive unconditioned stimulus (US) and foot shock was used as a negative US. We show that during appetitive Pavlovian conditioning, D1- and D2-neurons exhibit a general decrease in activity in response to CS and to US across learning, with dynamic, and partially overlapping, activity responses to CS and US. During the aversive Pavlovian conditioning, D1- and D2-neurons showed an increase in the activity in response to the CS and to the US (shock). Our data supports a synchronous role for D1- and D2-neurons in appetitive and aversion processing.

Abstract The nucleus accumbens (NAc) is a key region in motivated behaviors. NAc medium spiny neurons (MSNs) are divided into those expressing dopamine receptor D1 or D2. Classically, D1- and D2-MSNs have been described as having opposing roles in reinforcement but recent evidence suggests a more complex role for D2-MSNs. Here we show that optogenetic modulation of D2-MSN to ventral pallidum (VP) projections during different stages of motivated behavior has contrasting effects in motivation. Activation of D2-MSN-VP projections during a reward-predicting cue results in increased motivational drive, whereas activation at reward delivery results in decreased motivation; optical inhibition has the opposite behavioral effect. In addition, in a free choice instrumental task, animals prefer the lever that originates one pellet in opposition to pellet plus D2-MSN-VP optogenetic activation, and vice versa for optogenetic inhibition. In summary, D2-MSN-VP projections play different (and even opposing) roles in distinct phases of motivated behavior.

Abstract Chronic stress is a major risk factor of neuropsychiatric conditions such as depression. Adult hippocampal neurogenesis (AHN) has emerged as a promising target to counteract stress-related disorders given the ability of newborn neurons to facilitate endogenous plasticity. Recent data sheds light on the interaction between cannabinoids and neurotrophic factors underlying the regulation of AHN, with important effects upon cognitive plasticity and emotional flexibility. Since physical exercise (PE) is known to enhance neurotrophin levels, we hypothesized that PE could engage with cannabinoids to influence AHN and that this would result in beneficial effects under stressful conditions. We therefore investigated the actions of modulating cannabinoid type 2 receptors (CB2R), which are devoid of psychotropic effects, in combination with PE in chronically stressed animals. We found that CB2R inhibition, but not CB2R activation, in combination with PE significantly ameliorated stress-evoked emotional changes and cognitive deficits. Importantly, this combined strategy critically shaped stress-induced changes in AHN dynamics, leading to a significant increase in the rates of cell proliferation and differentiation of newborn neurons, and an overall reduction in neuroinflammation. Together, these results show that CB2Rs are crucial regulators of the beneficial effects of PE in countering the effects of chronic stress. Our work emphasizes the importance of understanding the mechanisms behind the actions of cannabinoids and PE and provides a framework for future therapeutic strategies to treat stress-related disorders that capitalize on lifestyle interventions complemented with endocannabinoid pharmacomodulation.

ABSTRACT Astrocytes are active players in brain circuits, sensing and responding to neuronal activity, impacting behavior production. Activation of astrocytes triggers intracellular calcium elevations displaying complex spatiotemporal properties. Intracellular calcium activity is thought to underlie synaptic transmission, metabolism, and brain homeostasis modulation. However, the calcium-dependent signaling pathways involved in these processes are poorly understood, representing a critical knowledge gap in this field. To reveal calcium-dependent signaling pathways involved in circuit structure and function, we performed a multi-level analysis of the inositol 1,4,5-triphosphate receptor type 2 knockout (IP3R2 KO) mouse model which lacks somatic calcium elevations specifically in astrocytes. We focused on the hippocampus, a brain region responsible for cognitive function and emotional behaviors. The transcriptomic analysis of hippocampal tissue revealed that the lack of astrocytic somatic calcium causes the differential expression of hundreds of genes. Among these, 76 genes are regulated by the astrocyte-specific Foxo1 transcription factor. This transcription factor is over-expressed in the hippocampal astrocytes of this mouse model and regulates the expression of genes involved in spinogenesis and synaptic coverage. A detailed morphological analysis of hippocampal pyramidal neurons revealed dendrites with a shift to a more immature spine profile. This spine profile shift may underlie previously described a reduction of long-term depression and performance in fear memory tasks observed in this mouse model. Indeed, we confirmed that these mice lacking astrocytic somatic calcium display an enhancement of long-term fear memory. To verify a causal relationship between these structural, synaptic, and behavioral observations, we used a viral approach to induce the over-expression of Foxo1 in hippocampal astrocytes in naïve C57BL/6J mice. This viral-driven over-expression of Foxo1 in astrocytes of the stratum radiatum replicated the shift to an immature spine profile in dendrites of pyramidal neurons crossing the territory of these astrocytes and led to a reduction of long-term depression in the same region. Finally, this manipulation was sufficient to enhance long-term fear memory. The detailed characterization of the mouse model lacking astrocytic somatic calcium revealed that astrocytes modulate hippocampal circuit structure and function through Foxo1 signaling to enhance fear memory.

Abstract The transcription factor activating protein two gamma (AP2γ) is an important regulator of neurogenesis both during embryonic development as well as in the postnatal brain, but its role for neurophysiology and behavior at distinct postnatal periods is still unclear. In this work, we explored the neurogenic, behavioral, and functional impact of a constitutive AP2γ heterozygous deletion in mice from early postnatal development until adulthood. Constitutive AP2γ heterozygous deletion in mice caused a reduction of hippocampal transient amplifying progenitors (TAPs) in the postnatal brain, inducing significant impairments on hippocampal-dependent emotional- and cognitive-behavioral tasks including anxiety-like behavior and cognitive deficits, typically associated with an intact neurogenic activity. Moreover, AP2γ deficiency impairs dorsal hippocampus-to-prefrontal cortex functional connectivity. We observed a progressive and cumulative impact of constitutive AP2γ deficiency on the hippocampal glutamatergic neurogenic process, as well as alterations on limbic-cortical connectivity, together with impairments on emotional and cognitive behaviors from juvenile to adult periods. Collectively, the results herein presented demonstrate the importance of AP2γ in the generation of glutamatergic neurons in the postnatal brain and its impact on behavioral performance.

Astrocytes are ubiquitous in the brain and spinal cord and display a complex morphology important for the local interactions with neighboring cells, resulting in the modulation of circuit function. Thus, studies focusing on astrocyte physiology in the healthy and diseased brain generally present analyses of astrocytic structure. The labeling method used to visualize the astrocytic structure defines the morphological level to observe and may vary depending on the anatomical sub-regions. The method choice may significantly affect our understanding of their structural diversity. The main goal of this work was to identify a straightforward and efficient protocol for labeling and reconstructing a detailed astrocytic structure to apply and validate in different brain tissue preparations across laboratories. For that, we explored different tissue processing protocols before GFAP labeling to determine the most effective method for reconstructing astrocytic backbones in the mouse hippocampus. Our results show that the reconstruction of astrocytic structure in vibratome sections labeled by free-floating immunofluorescence protocol provides a more practical method to achieve a higher level of detail and arbor complexity in astrocyte backbone reconstruction. Free-floating immunofluorescence labeling is the most reliable method for obtaining better antibody penetration and more detailed astrocyte structure. Finally, we also show that introducing an antigen retrieval step appears useful for visualizing more complete structural details.