Brain Rewiring After Stress Chronic stress, mainly through the release of corticosteroids, affects executive behavior through sequential structural modulation of brain networks. Stress-induced deficits in spatial reference, working memory, and behavioral flexibility are associated with synaptic and dendritic reorganization in both the hippocampus and the medial prefrontal cortex. However, the effects of chronic stress on action selection strategies are unclear. Dias-Ferreira et al. (p. 621 ) examined whether chronic stress affects the ability of animals to select the appropriate actions based on the consequences of their choice, and found that rats exposed to chronic unpredictable stress rapidly shift toward using habitual strategies. The shift in behavioral strategies observed in chronically stressed animals corresponded to dramatic and divergent changes in connectivity in the associative and sensorimotor corticostriatal circuits underlying these behaviors.

REVIEW article Front. Neurosci., 12 March 2013Sec. Brain Imaging Methods Volume 7 - 2013 | https://doi.org/10.3389/fnins.2013.00031

We recently demonstrated that stress-induced cognitive deficits in rats do not correlate with hippocampal neuronal loss. Working on the premise that subtle structural changes may however be involved, we here evaluated the effects of chronic stress on hippocampal dendrite morphology, the volume of the mossy fiber system, and number and morphology of synapses between mossy fibers and CA3 dendritic excrescences. To better understand the mechanisms by which stress exerts its structural effects, we also studied these parameters in rats given exogenous corticosterone. Further, to search for signs of structural reorganization following the termination of the stress and corticosterone treatments, we analysed groups of rats returned to treatment-free conditions. All animals were assessed for spatial learning and memory performance in the Morris water maze. Consistent with previous findings, dendritic atrophy was observed in the CA3 hippocampal region of chronically stressed and corticosterone-treated rats; in addition, we observed atrophy in granule and CA1 pyramidal cells following these treatments. Additionally, profound changes in the morphology of the mossy fiber terminals and significant loss of synapses were detected in both conditions. These alterations were partially reversible following rehabilitation from stress or corticosterone treatments. The fine structural changes, which resulted from prolonged hypercortisolism, were accompanied by impairments in spatial learning and memory; the latter were undetectable following rehabilitation. We conclude that there is an intimate relationship between corticosteroid levels, hippocampal neuritic structure and hippocampal-dependent learning and memory.

Research on the detrimental effects of stress in the brain has mainly focused on the hippocampus. Because prefrontal cortex (PFC) dysfunction characterizes many stress-related disorders, we here analyzed the impact of chronic stress in rats on the integrity of the hippocampal–PFC pathway, monitored by behavioral and electrophysiological function and morphological assessment. We show that chronic stress impairs synaptic plasticity by reducing LTP induction in the hippocampal–PFC connection; in addition, it induces selective atrophy within the PFC and severely disrupts working memory and behavioral flexibility, two functions that depend on PFC integrity. We also demonstrate that short periods of stress exposure induce spatial reference memory deficits before affecting PFC-dependent tasks, thus suggesting that the impairment of synaptic plasticity within the hippocampus-to-PFC connection is of relevance to the stress-induced PFC dysfunction. These findings evidence a fundamental role of the PFC in maladaptive responses to stress and identify this area as a target for intervention in stress-related disorders.

The mechanisms underlying the initiation/onset of, and the recovery from, depression are still largely unknown; views that neurogenesis in the hippocampus may be important for the pathogenesis and amelioration of depressive symptoms have gained currency over the years although the original evidence has been challenged. In this study, an unpredictable chronic mild stress protocol was used to induce a depressive-like phenotype in rats. In the last 2 weeks of stress exposure, animals were treated with the antidepressants fluoxetine, imipramine, CP 156,526 or SSR 1494515, alone or combined with methylazoxymethanol, a cytostatic agent used to arrest neurogenesis. We found that antidepressants retain their therapeutic efficacy in reducing both measured indices of depression-like behavior (learned helplessness and anhedonia), even when neurogenesis is blocked. Instead, our experiments suggest re-establishment of neuronal plasticity (dendritic remodeling and synaptic contacts) in the hippocampus and prefrontal cortex, rather than neurogenesis, as the basis for the restoration of behavioral homeostasis by antidepressants.

Attracting inward investment is a major preoccupation of policymakers worldwide, and a wide range of instruments, including direct subventions, are deployed to attract multinational enterprises (MNEs). Intervention is predicated on the assumption that there are direct productivity spillovers associated with the presence of MNEs and the policy of attracting them is targeted at capturing these externalities. Yet robust evidence on direct spillovers is hard to find. An underexplored indirect channel for productivity spillovers is via exports. Exporting firms are more productive than nonexporting firms. Thus, if the presence of MNEs results in more indigenous firms exporting, an indirect productivity spillover will result. In this paper, we identify possible transmission mechanisms for export spillovers and test for their existence on a large panel of firms in the UK. Our results confirm positive spillover effects from MNEs on the decision to export of UK-owned firms as well as on their export propensity.

Abstract Methamphetamine (Meth) is a powerful illicit psychostimulant, widely used for recreational purposes. Besides disrupting the monoaminergic system and promoting oxidative brain damage, Meth also causes neuroinflammation that contributes to synaptic dysfunction and behavioral deficits. Aberrant activation of microglia, the largest myeloid cell population in the brain, is a common feature in neurological disorders linked to cognitive impairment and neuroinflammation. In this study, we investigated the mechanisms underlying the aberrant activation of microglia elicited by Meth in the adult mouse brain. We found that binge Meth exposure caused microgliosis and disrupted risk assessment behavior (a feature that usually occurs in human Meth abusers), both of which required astrocyte-to-microglia crosstalk. Mechanistically, Meth triggered a detrimental increase of glutamate exocytosis from astrocytes (in a manner dependent on TNF production and calcium mobilization), promoting microglial expansion and reactivity. Ablating TNF production or suppressing astrocytic calcium mobilization prevented microglia reactivity and abolished the behavioral phenotype elicited by Meth exposure. Overall, our data indicate that glial crosstalk is critical to relay behavioral alterations caused by acute Meth exposure. One Sentence Summary Glial crosstalk under methamphetamine exposure

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 Emerging studies implicate Tau as an essential mediator of neuronal atrophy and cognitive impairment in Alzheimer’s disease (AD), yet the factors that precipitate Tau dysfunction in AD are poorly understood. Chronic environmental stress and elevated glucocorticoids (GC), the major stress hormones, are associated with increased risk of AD, and have been shown to trigger intracellular Tau accumulation and downstream Tau-dependent neuronal dysfunction. However, the mechanisms through which stress and GC disrupt Tau clearance and degradation in neurons remain unclear. Here, we demonstrate that Tau undergoes degradation via endolysosomal sorting in a pathway requiring the small GTPase Rab35 and the endosomal sorting complex required for transport (ESCRT) machinery. Furthermore, we find that GC impair Tau degradation by decreasing Rab35 levels, and that AAV-mediated expression of Rab35 in the hippocampus rescues GC-induced Tau accumulation and related neurostructural deficits. These studies indicate that the Rab35/ESCRT pathway is essential for Tau clearance and part of the mechanism through which GC precipitate brain pathology.

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.