Summary Primary visual cortex (V1) neurons integrate motor and multisensory information with visual inputs during sensory processing. However, whether V1 neurons also integrate and encode higher-order cognitive variables is less understood. We trained mice to perform a context-dependent cross-modal decision task where the interpretation of identical audio-visual stimuli depends on task context. We performed silicon probe population recordings of neuronal activity in V1 during task performance and showed that task context (whether the animal should base its decision on visual or auditory stimuli) can be decoded during both intertrial intervals and stimulus presentations. Context and visual stimuli were represented in overlapping populations but were orthogonal in the population activity space. Context representation was not static but displayed distinctive dynamics upon stimulus onset and offset. Thus, activity patterns in V1 independently represent visual stimuli and cognitive variables relevant to task execution.

ABSTRACT Regulated secretion is an essential process where proteins are packaged into membranous secretory vesicles. However, the details of cargo packaging and secretory granule maturation are largely unknown. Here, we demonstrate that multiple distinct proteins undergo intragranular restructuring during secretory granule maturation in vivo, resulting in spatial segregation of distinct protein components within the same granule. Furthermore, through a combination of genetics and multimodality imaging, we demonstrate the molecular identity of each distinct intragranular structure. We further identify temporally-regulated genes that are essential for the restructuring events, including those controlling pH ( Vha16-1 ), Cl − ions ( Clic and ClC-c ) and Ca 2+ ions ( fwe ). Finally, we show that altered cargo glycosylation influences dimensions of these structures, thereby affecting secretory granule morphology. This study elucidates key steps and factors involved in intragranular, rather than intergranular segregation of cargo through regulated restructuring events during secretory granule maturation. Understanding how multiple distinct proteins are efficiently packaged into and secreted from the same secretory granule may provide insight into diseases resulting from defects in secretion.

Background MEF2C is strongly linked to various neurodevelopmental disorders (NDDs) including autism, intellectual disability, schizophrenia, and attention-deficit/hyperactivity. Mice constitutively lacking one copy of Mef2c, or selectively lacking both copies of Mef2c in cortical excitatory neurons, display a variety of behavioral phenotypes associated with NDDs. The MEF2C protein is a transcription factor necessary for cellular development and synaptic modulation of excitatory neurons. MEF2C is also expressed in a subset of cortical GABAergic inhibitory neurons, but its function in those cell types remains largely unknown. Methods Using conditional deletions of the Mef2c gene in mice, we investigated the role of MEF2C in Parvalbumin-expressing Interneurons (PV-INs), the largest subpopulation of cortical GABAergic cells, at two developmental timepoints. We performed slice electrophysiology, in vivo recordings, and behavior assays to test how embryonic and late postnatal loss of MEF2C from GABAergic interneurons impacts their survival and maturation, and alters brain function and behavior. Results Loss of MEF2C from PV-INs during embryonic, but not late postnatal, development resulted in reduced PV-IN number and failure of PV-INs to molecularly and synaptically mature. In association with these deficits, early loss of MEF2C in GABAergic interneurons lead to abnormal cortical network activity, hyperactive and stereotypic behavior, and impaired cognitive and social behavior. Conclusions MEF2C expression is critical for the development of cortical GABAergic interneurons, particularly PV-INs. Embryonic loss of function of MEF2C mediates dysfunction of GABAergic interneurons, leading to altered in vivo patterns of cortical activity and behavioral phenotypes associated with neurodevelopmental disorders.

is strongly linked to various neurodevelopmental disorders (NDDs) including autism, intellectual disability, schizophrenia, and attention-deficit/hyperactivity. Mice constitutively lacking one copy of

Mucin-type O-glycosylation is initiated by the UDP-GalNAc polypeptide:N-acetylgalactosaminyltransferase (GalNAc-T) family of enzymes. Their activity results in the GalNAc α1-O-Thr/Ser structure, termed the Tn antigen, which is further decorated with additional sugars. In neoplastic cells, the Tn antigen is often overexpressed. Because O-glycosylation is controlled by the activity of GalNAc-Ts, their regulation is of great interest. Previous reports suggest that growth factors, EGF or PDGF, induce Golgi complex-to-endoplasmic reticulum (ER) relocation of both GalNAc-Ts and Tn antigen in HeLa cells, offering a mechanism for Tn antigen overexpression termed ″GALA″. However, we were unable to reproduce these findings. Upon treatment of HeLa cells with either EGF or PDGF we observed no change in the co-localization of endogenous GalNAc-T1, GalNAc-T2 or Tn antigen with the Golgi complex marker TGN46. There was also no enhancement of localization with the ER marker calnexin. We conclude that growth factors do not cause redistribution of GalNAc-Ts from the Golgi complex to the ER in HeLa cells.

Attention is a cognitive faculty that selects part of a larger set of percepts, driven by cues such as stimulus saliency, internal goals or priors. The enhancement of the attended representation and inhibition of distractors have been proposed as potential neural mechanisms driving this selection process. Yet, how attention operates when the cue has to be internally constructed from conflicting stimuli, decision rules, and reward contingencies, is less understood. Here we recorded from populations of neurons in the anterior cingulate cortex (ACC), an area implicated in ongoing error monitoring and correction during decision conflicts, in a challenging attention-shifting task. In this task, mice had to attend to the rewarded modality when presented identical auditory and visual stimuli in two contexts without direct external cues. In the ACC, the irrelevant stimulus continuously became less decodable than the relevant stimulus as the trial progressed to the decision point. This contrasted strongly with our previous findings in V1 where both relevant and irrelevant stimuli were equally decodable throughout the trial. Using analytical tools and a recurrent neural network (RNN) model, we found that the linearly independent representation of stimulus modalities in ACC was well suited to context-gated suppression of a stimulus modality. We demonstrated that the feedback structure of lateral connections in the RNN consisted of excitatory interactions between cell ensembles representing the same modality and mutual inhibition between cell ensembles representing distinct stimulus modalities. Using this RNN model showing signatures of context-gated suppression, we predicted that the level of contextual modulation of individual neurons should be correlated with their relative responsiveness to the two stimulus modalities used in the task. We verified this prediction in recordings from ACC neurons but not from recordings from V1 neurons. Therefore, ACC effectively operates on low-dimensional neuronal subspaces to combine stimulus related information with internal cues to drive actions under conflict.

Loss of function mutations in CNTNAP2 cause a syndromic form of autism spectrum disorder (ASD) in humans and produce social deficits, repetitive behaviors, and seizures in mice. Yet, the functional effects of these mutations at the cellular and circuit level remain elusive. Using laser scanning photostimulation, whole-cell recordings, and electron microscopy, we found a dramatic decrease in functional excitatory and inhibitory synaptic inputs in L2/3 medial prefrontal cortex (mPFC) of Cntnap2 knock-out (KO) mice. In accordance with decreased synaptic input, KO mice displayed reduced spine and synapse densities, despite normal intrinsic excitability and dendritic complexity. To determine how this decrease in synaptic inputs alters coordination of neuronal firing patterns in vivo, we recorded mPFC local field potentials (LFP) and unit spiking in head-fixed mice during locomotion and rest. In KO mice, LFP power was not significantly altered at all tested frequencies, but inhibitory neurons showed delayed phase-firing and reduced phase-locking to delta and theta oscillations during locomotion. Excitatory neurons showed similar changes but only to delta oscillations. These findings suggest that profound ASD-related alterations in synaptic inputs can yield perturbed temporal coordination of cortical ensembles.