New hippocampal neurons are continuously generated in the adult brain. Here, we demonstrate that lipopolysaccharide-induced inflammation, which gives rise to microglia activation in the area where the new neurons are born, strongly impairs basal hippocampal neurogenesis in rats. The increased neurogenesis triggered by a brain insult is also attenuated if it is associated with microglia activation caused by tissue damage or lipopolysaccharide infusion. The impaired neurogenesis in inflammation is restored by systemic administration of minocycline, which inhibits microglia activation. Our data raise the possibility that suppression of hippocampal neurogenesis by activated microglia contributes to cognitive dysfunction in aging, dementia, epilepsy, and other conditions leading to brain inflammation.

Neural transplantation can restore striatal dopaminergic neurotransmission in animal models of Parkinson's disease. It has now been shown that mesencephalic dopamine neurons, obtained from human fetuses of 8 to 9 weeks gestational age, can survive in the human brain and produce marked and sustained symptomatic relief in a patient severely affected with idiopathic Parkinson's disease. The grafts, which were implanted unilaterally into the putamen by stereotactic surgery, restored dopamine synthesis and storage in the grafted area, as assessed by positron emission tomography with 6-L-[ 18 F]fluorodopa. This neurochemical change was accompanied by a therapeutically significant reduction in the patient's severe rigidity and bradykinesia and a marked diminuation of the fluctuations in the patient's condition during optimum medication (the "on-off" phenomenon). The clinical improvement was most marked on the side contralateral to the transplant.

Neuronal apoptosis was observed in the rat dentate gyrus in two experimental models of human limbic epilepsy. Five hours after one hippocampal kindling stimulation, a marked increase of in situ terminal deoxynucleotidyltransferase-mediated dUTP nick-end labeling (TUNEL) of fragmented DNA was observed in nuclei located within and on the hilar border of the granule cell layer and in the polymorphic region. Forty kindling stimulations with 5-min interval produced higher numbers of labeled nuclei compared with one stimulation. The increase of TUNEL-positive nuclei was prevented by the protein synthesis inhibitor cycloheximide but not affected by the N -methyl- d -aspartate receptor antagonist MK-801. Kainic acid-induced seizures lead to a pattern of labeling in the hippocampal formation identical to that evoked by kindling. A large proportion of cells displaying TUNEL-positive nuclei was double-labeled by the neuron-specific antigen NeuN, demonstrating the neuronal identity of apoptotic cells. Either 1 or 40 kindling stimulations also gave rise to a marked increase of the number of cells double-labeled with the mitotic marker bromodeoxyuridine and NeuN in the subgranular zone and on the hilar border of the dentate granule cell layer. The present data show that single and intermittent, brief seizures induce both apoptotic death and proliferation of dentate gyrus neurons. We hypothesize that these processes, occurring early during epileptogenesis, are primary events in the development of hippocampal pathology in animals and possibly also in patients suffering from temporal lobe epilepsy.

In the adult mammalian brain, neurogenesis from neural stem/progenitor cells continues in two regions: the subgranular zone in the dentate gyrus and the subventricular zone lining the lateral ventricles. The generated neuroblasts migrate to their appropriate location and differentiate to mature granule cells and olfactory bulb interneurons, respectively. Following injury such as stroke, neuroblasts generated in the subventricular zone migrate also into areas which are not normally neurogenic, e.g. striatum and cerebral cortex. In the initial studies in rodents, brain inflammation and microglia activation were found to be detrimental for the survival of the new hippocampal neurons early after they had been born. The role of inflammation for adult neurogenesis has, however, turned out to be much more complex. Recent experimental evidence indicates that microglia under certain circumstances can be beneficial and support the different steps in neurogenesis, progenitor proliferation, survival, migration, and differentiation. Here we summarize the current knowledge on the role of inflammation and in particular of microglia in adult neurogenesis in the intact and injured mammalian brain. We conclude that microglia activation, as an indicator of inflammation, is not pro- or antineurogenic per se but the net outcome is dependent on the balance between secreted molecules with pro- and antiinflammatory action.

Background: Electroconvulsive therapy (ECT) is a widely used and efficient treatment modality in psychiatry, although the basis for its therapeutic effect is still unknown. Past research has shown seizure activity to be a regulator of neurogenesis in the adult brain. This study examines the effect of a single and multiple electroconvulsive seizures on neurogenesis in the rat dentate gyrus. Methods: Rats were given either a single or a series of 10 electroconvulsive seizures. At different times after the seizures, a marker of proliferating cells, Bromodeoxyuridine (BrdU), was administered to the animals. Subsequently, newborn cells positive for BrdU were counted in the dentate gyrus. Double staining with a neuron-specific marker indicated that the newborn cells displayed a neuronal phenotype. Results: A single electroconvulsive seizure significantly increased the number of new born cells in the dentate gyrus. These cells survived for at least 3 months. A series of seizures further increased neurogenesis, indicating a dose-dependent mechanism. Conclusions: We propose that generation of new neurons in the hippocampus may be an important neurobiologic element underlying the clinical effects of electroconvulsive seizures.

Recent reports demonstrate that somatic mouse cells can be directly converted to other mature cell types by using combined expression of defined factors. Here we show that the same strategy can be applied to human embryonic and postnatal fibroblasts. By overexpression of the transcription factors Ascl1, Brn2, and Myt1l, human fibroblasts were efficiently converted to functional neurons. We also demonstrate that the converted neurons can be directed toward distinct functional neurotransmitter phenotypes when the appropriate transcriptional cues are provided together with the three conversion factors. By combining expression of the three conversion factors with expression of two genes involved in dopamine neuron generation, Lmx1a and FoxA2 , we could direct the phenotype of the converted cells toward dopaminergic neurons. Such subtype-specific induced neurons derived from human somatic cells could be valuable for disease modeling and cell replacement therapy.

Abstract Neural stem cells in the subventricular zone of adult rodents produce new striatal neurons that may replace those that have died after stroke; however, the neurogenic response has been considered acute and transient, yielding only small numbers of neurons. In contrast, we show herein that striatal neuroblasts are generated without decline at least for 4 months after stroke in adult rats. Neuroblasts formed early or late after stroke either differentiate into mature neurons, which survive for several months, or die through caspase-mediated apoptosis. The directed migration of the new neurons toward the ischemic damage is regulated by stromal cell-derived factor-1α and its receptor CXCR4. These results show that endogenous neural stem cells continuously supply the injured adult brain with new neurons, which suggests novel self-repair strategies to improve recovery after stroke.