Summary The brain vasculature supplies neurons with glucose and oxygen, but little is known about how vascular plasticity contributes to brain function. Using longitudinal in vivo imaging, we reported that a substantial proportion of blood vessels in the adult brain sporadically occluded and regressed. Their regression proceeded through sequential stages of blood-flow occlusion, endothelial cell collapse, relocation or loss of pericytes, and retraction of glial endfeet. Regressing vessels were found to be widespread in mouse, monkey and human brains. Both brief occlusions of the middle cerebral artery and lipopolysaccharide-mediated inflammation induced an increase of vessel regression. Blockage of leukocyte adhesion to endothelial cells alleviated LPS-induced vessel regression. We further revealed that blood vessel regression caused a reduction of neuronal activity due to a dysfunction in mitochondrial metabolism and glutamate production. Our results elucidate the mechanism of vessel regression and its role in neuronal function in the adult brain.

Abstract The subcommissural organ (SCO) is a gland located at the entrance of the aqueduct of Sylvius in the brain. It exists in species as distantly related as amphioxus and humans, but its function is largely unknown. To explore its function, we compared transcriptomes of SCO and non-SCO brain regions and found three genes, Sspo , Car3 , and Spdef , that are highly expressed in the SCO. Mouse strains expressing Cre recombinase from endogenous promoter/enhancer elements of these genes were used to genetically ablate SCO cells during embryonic development, resulting in severe hydrocephalus and defects in neuronal migration and development of neuronal axons and dendrites. Unbiased peptidomic analysis revealed enrichment of three SCO-derived peptides, namely thymosin beta 4, thymosin beta 10, and NP24, and their reintroduction into SCO-ablated brain ventricles substantially rescued developmental defects. Together, these data identify a critical role for the SCO in brain development.