SUMMARY Neuronal cell diversity is essential to endow distinct brain regions with specific functions. During development, progenitors within these regions are characterised by specific gene expression programs, contributing to the generation of diversity in postmitotic neurons and glia. While the region-specific molecular diversity of neurons and astrocytes is increasingly understood, whether these cells share region-specific programs remains unknown. Here, we show that in the neocortex and thalamus, neurons and astrocytes express shared region-specific transcriptional and epigenetic signatures. These signatures not only distinguish cells across brain regions but are also detected across substructures within regions, such as distinct thalamic nuclei, where clonal analysis revealed the existence of common nucleus-specific progenitors for neurons and glia. Consistent with their shared molecular signature, regional specificity was maintained following astrocyte-to-neuron reprogramming. A detailed understanding of these regional-specific signatures may thus inform strategies for future cell-based brain repair.

ABSTRACT Precise mapping of peripheral inputs onto cortical areas is required for appropriate sensory processing. In the mouse primary somatosensory cortex, mystacial whiskers are represented in large barrels, while upper lip whiskers are in smaller, less defined barrels. Barrel size and definition of these two functionally distinct barrel maps are believed to be determined by the type of whisker input and peripheral receptor density. However, spontaneous activity and transcriptional programs at prenatal developmental stages can influence somatosensory map development independently of sensory experience. Thus, the mechanisms defining distinct barrel field territories, including their size and definition, remain poorly understood. Here, we show that prenatal ablation of mystacial whiskers remap somatosensory cortical territories resulting in enhancement of the functional and anatomical definition of upper lip whisker barrels. These changes do not result from alterations in receptor type but rather stem from thalamic upper lip input-receiving neurons adopting a mystacial-like transcriptional profile. Our results unveil a regulated prenatal mechanism within the thalamus that maps available somatosensory input to ensure sufficient cortical barrel size and functional spatial resolution for sensory processing, irrespective of peripheral receptor type and density.