Reactive astrocytes play critical roles after brain injuries but their precise function in stroke is not well defined. Here, we utilized single nuclei transcriptomics to characterize astrocytes after ischemic stroke in nonhuman primate (NHP) marmoset monkey primary visual cortex. We identified 19 putative subtypes of astrocytes from injured and uninjured brain hemispheres and observed nearly complete segregation between stroke and control astrocyte clusters. We then screened for genes that might be limiting stroke recovery and discovered that one neurite-outgrowth inhibitory protein, NogoA, previously associated with oligodendrocytes but not astrocytes, was expressed in numerous reactive astrocyte subtypes. NogoA upregulation on reactive astrocytes was confirmed in vivo for NHP and human, but not observed to the same extent in rodent. Further in vivo and in vitro studies determined that NogoA mediated an anti-inflammatory response which limits deeper infiltration of peripheral macrophages from the lesion during the subacute post-stroke period. Specifically, these findings are relevant to the development of NogoA-targeting therapies shortly after ischemic stroke. Our findings have uncovered the complexity and species specificity of astrocyte responses, which need to be considered more when investigating novel therapeutics for brain injury.

Abstract The middle temporal (MT) area of the extrastriate visual cortex has long been studied in adulthood for its distinctive physiological properties and function as a part of the dorsal stream, yet interestingly possesses a similar maturation profile as the primary visual cortex (V1). Here we examined whether an early-life lesion of MT altered the dorsal stream development and the behavioural precision of reaching to grasp sequences. We observed permanent changes in the anatomy of cortices associated with both reaching (PE and MIP) and grasping (AIP), as well as in reaching and grasping behaviours. In addition, we observed a significant impact on the anatomy of V1 and the direction sensitivity of V1 neurons in the lesion projection zone. These findings indicate that area MT is a crucial node for the development of the primate vision, impacting both V1 and areas in the dorsal visual pathway known to mediate visually guided manual behaviours. Teaser The early life loss of visual area MT leads to significant anatomical, physiological and behavioural changes.

Abstract Infants and adults respond differently to brain injuries. Specifically, improved neuronal sparing along with reduced astrogliosis and glial scarring often observed earlier in life, likely contributes to improved long-term outcomes. Understanding the underlying mechanisms could enable the recapitulation of neuroprotective effects, observed in infants, to benefit adult patients after brain injuries. We reveal that in primates, Eph/ ephrin signaling contributes to age-dependent reactive astrocyte behavior. Ephrin-A5 expression on astrocytes was more protracted in adults, whereas ephrin-A1 was associated only with infant astrocytes. Furthermore, ephrin-A5 exacerbated major hallmarks of astrocyte reactivity via EphA2 and EphA4 receptors, which was subsequently alleviated by ephrin-A1. Rather than suppressing reactivity, ephrin-A1 signaling shifted astrocytes towards GAP43+ neuroprotection, accounting for improved neuronal sparing in infants. Reintroducing ephrin-A1 after middle-aged ischemic stroke significantly attenuated glial scarring, improved neuronal sparing and preserved circuitry. Therefore, beneficial infant mechanisms can be recapitulated in adults to improve outcomes after CNS injuries.

Coordinated body movement requires the integration of many sensory inputs. This includes proprioception, the sense of relative body position and force associated with movement. Proprioceptive information is relayed to the cerebellum via spinocerebellar neurons, located in the spinal cord within a number of major neuronal columns or as various scattered cell populations. Despite the importance of proprioception to fluid movement, a molecular understanding of spinocerebellar relay interneurons is only beginning to be explored, with limited knowledge of molecular heterogeneity within and between columns. Using fluorescent reporter knock-in mice, neuronal tracing and in situ hybridisation, we identify widespread expression of Hox cluster genes, including both protein-coding genes and microRNAs, within spinocerebellar neurons. We reveal a Hox code based on axial level and individual spinocerebellar column, which, at cervico-thoracic levels, is essential for subtype regionalisation. Specifically, we show that Hoxc9 function is required in most, but not all, cells of the major thoracic spinocerebellar column, Clarkes column, revealing heterogeneity reliant on Hox signatures.

Fibroblasts coordinate the response to tissue injury, directing organ regeneration versus scarring. In the central nervous system (CNS), fibroblasts are uncommon cells enriched at tissue borders, and their molecular, cellular, and functional interactions after brain injury are poorly understood. Here we define the fibroblast response to sterile brain damage across time and space. Early pro-fibrotic myofibroblasts infiltrated CNS lesions and were functionally and spatially organized by fibroblast TGF β signaling, pro-fibrotic macrophages and microglia, and perilesional brain glia that activated TGF β via integrin α v β 8 . Early myofibroblasts subsequently transitioned into a variety of late states, including meningeal and lymphocyte-interactive fibroblasts that persisted long term. Interruption of this dynamic fibroblast-macrophage-glial coordination impaired brain wound healing and the resolution of neuroinflammation, disrupted generation of late de novo CNS lymphocyte niches, and increased mortality in a stroke model. This work highlights an unexpected role of fibroblasts as coordinate regulators of CNS healing and neuroinflammation after brain injury.

In rodents, innate and learned fear of predators depends on the medial hypothalamic defensive system, a conserved brain network that lies downstream of the amygdala. However, it remains unknown whether this network is involved in primate fear. Here we demonstrate that visually evoked predator fear recruits a homologous medial hypothalamic defense system in the nonhuman primate