Positron emission tomography (PET) imaging now allows in vivo visualization of both neuropathologic hallmarks of Alzheimer disease (AD): amyloid-β (Aβ) plaques and tau neurofibrillary tangles. Observing their progressive accumulation in the brains of clinically normal older adults is critically important to understand the pathophysiologic cascade leading to AD and to inform the choice of outcome measures in prevention trials.To assess the associations among Aβ, tau, and cognition, measured during different observation periods for 7 years.Prospective cohort study conducted between 2010 and 2017 at the Harvard Aging Brain Study, Boston, Massachusetts. The study enrolled 279 clinically normal participants. An additional 90 individuals were approached but declined the study or did not meet the inclusion criteria. In this report, we analyzed data from 60 participants who had multiple Aβ and tau PET observations available on October 31, 2017.A median of 3 Pittsburgh compound B-PET (Aβ, 2010-2017) and 2 flortaucipir-PET (tau, 2013-2017) images were collected. We used initial PET and slope data, assessing the rates of change in Aβ and tau, to measure cognitive changes. Cognition was evaluated annually using the Preclinical Alzheimer Cognitive Composite (2010-2017). Annual consensus meetings evaluated progression to mild cognitive impairment.Of the 60 participants, 35 were women (58%) and 25 were men (42%); median age at inclusion was 73 years (range, 65-85 years). Seventeen participants (28%) exhibited an initial high Aβ burden. An antecedent rise in Aβ was associated with subsequent changes in tau (1.07 flortaucipir standardized uptake value ratios [SUVr]/PiB-SUVr; 95% CI, 0.13-3.46; P = .02). Tau changes were associated with cognitive changes (-3.28 z scores/SUVR; 95% CI, -6.67 to -0.91; P = .001), covarying baseline Aβ and tau. Tau changes were greater in the participants who progressed to mild cognitive impairment (n = 6) than in those who did not (n = 11; 0.05 SUVr per year; 95% CI, 0.03-0.07; P = .001). A serial mediation model demonstrated that the association between initial Aβ and final cognition, measured 7 years later, was mediated by successive changes in Aβ and tau.We identified sequential changes in normal older adults, from Aβ to tau to cognition, after which the participants with high Aβ with greater tau increase met clinical criteria for mild cognitive impairment. These findings highlight the importance of repeated tau-PET observations to track disease progression and the importance of repeated amyloid-PET observations to detect the earliest AD pathologic changes.

Frontotemporal dementia (FTD) and amyotrophic lateral sclerosis (ALS) are devastating neurodegenerative disorders with clinical, genetic, and neuropathological overlap. A hexanucleotide (GGGGCC) repeat expansion in a non-coding region of C9ORF72 is the major genetic cause of both diseases. The mechanisms by which this repeat expansion causes “c9FTD/ALS” are not definitively known, but RNA-mediated toxicity is a likely culprit. RNA transcripts of the expanded GGGGCC repeat form nuclear foci in c9FTD/ALS, and also undergo repeat-associated non-ATG (RAN) translation resulting in the production of three aggregation-prone proteins. The goal of this study was to examine whether antisense transcripts resulting from bidirectional transcription of the expanded repeat behave in a similar manner. We show that ectopic expression of (CCCCGG)66 in cultured cells results in foci formation. Using novel polyclonal antibodies for the detection of possible (CCCCGG)exp RAN proteins [poly(PR), poly(GP) and poly(PA)], we validated that (CCCCGG)66 is also subject to RAN translation in transfected cells. Of importance, foci composed of antisense transcripts are observed in the frontal cortex, spinal cord and cerebellum of c9FTD/ALS cases, and neuronal inclusions of poly(PR), poly(GP) and poly(PA) are present in various brain tissues in c9FTD/ALS, but not in other neurodegenerative diseases, including CAG repeat disorders. Of note, RNA foci and poly(GP) inclusions infrequently co-occur in the same cell, suggesting these events represent two distinct ways in which the C9ORF72 repeat expansion may evoke neurotoxic effects. These findings provide mechanistic insight into the pathogenesis of c9FTD/ALS, and have significant implications for therapeutic strategies.

Near-infrared (NIR) genetically-encoded calcium ion (Ca2+) indicators (GECIs) can provide advantages over visible wavelength fluorescent GECIs in terms of reduced phototoxicity, minimal spectral cross-talk with visible-light excitable optogenetic tools and fluorescent probes, and decreased scattering and absorption in mammalian tissues. Our previously reported NIR GECI, NIR-GECO1, has these advantages but also has several disadvantages including lower brightness and limited fluorescence response compared to state-of-the-art visible wavelength GECIs, when used for imaging of neuronal activity. Here, we report two improved NIR GECI variants, designated NIR-GECO2 and NIR-GECO2G, derived from NIR-GECO1. We characterized the performance of the new NIR GECIs in cultured cells, acute mouse brain slices, and C. elegans and Xenopus laevis in vivo . Our results demonstrate that NIR-GECO2 and NIR-GECO2G provide substantial improvements over NIR-GECO1 for imaging of neuronal Ca2+ dynamics.### Competing Interest StatementThe authors have declared no competing interest.