Abstract Autapses (or self-synapses) selectively form in specific cell types in many brain regions including the neocortex and the hippocampus, where they provide feedback control over self-spiking activities. Previous morphological studies also found putative autapses in medium spiny neurons (MSNs) of the striatum. However, it remains unclear whether striatal neurons indeed form physiologically functional autapses. We performed whole-cell recordings from striatal neurons in acute mouse brain slices, and identify autaptic neurons by the occurrence of prolonged asynchronous release (AR) of neurotransmitter after high-frequency burst of action potentials (APs) in the same cell. To our surprise, we found no autaptic release in all recorded MSNs after the AP burst, even in the presence of Sr 2+ that should desynchronize and thus prolong synaptic vesicle release. In sharp contrast, we observed robust autaptic AR events in half of the recorded parvalbumin (PV)-positive neurons. Autaptic responses in PV cells were mediated by GABA A receptors, and the AR strength was dependent on the frequency and the number of APs during the burst. Further simulation results show that autapses regulate burst spiking in PV cells by providing self-inhibition and thus shape network oscillation at certain frequencies. Together, we reveal that, distinct from MSNs, striatal PV neurons form functional autapses, activation of which would regulate self-activities in PV cells, and thereby shape MSN firing and network oscillations. Author summary Synapses, which usually occur between two neurons, are key structures for signal communication in the nervous system. However, some types of neurons form autapses, where a neuron synapses onto itself. Autaptic transmission provides feedback signal regulating self-spiking activities. Neuronal and network activities in the striatum play critical roles in motor control and other brain functions. Previous studies suggest formation of autapses in striatal principal MSNs, but it remains unclear whether striatal neurons form functional autapses. We performed direct recordings from striatal neurons and examined the occurrence of autaptic transmission in acute brain slices. Surprisingly, we did not detect any autaptic responses in MSNs. A large proportion of striatal PV neurons, however, produced robust autaptic GABA release upon high-frequency stimulation, indicating selective formation of autapses in striatal PV cells. Our computation simulations suggest that autapses provide self-inhibition in PV cells and thereby shape activities in MSNs and striatal network, particularly when PV cells discharge at high frequencies corresponding to a high dopamine state. Together, our findings indicate that PV cells, but not MSNs, in the striatum form physiologically functional autapses. Autapses in PV cells could be essential circuit elements in the striatum and contribute to striatal functions, such as motor control.

General anesthesia leads to a loss of consciousness and an unarousable state in patients. Although general anesthetics are widely used in clinical practice, their underlying mechanisms remain elusive. The potential involvement of nonneuronal cells is unknown. Microglia are important immune cells in the central nervous system (CNS) that play critical roles in CNS function and dysfunction. We unintentionally observed delayed anesthesia induction and early anesthesia emergence in microglia-depleted mice. We found that microglial depletion differentially regulates neuronal activities by suppressing the neuronal network of anesthesia-activated brain regions and activating emergence-activated brain regions. Thus, microglia facilitate and stabilize the anesthesia status. This influence is not mediated by dendritic spine plasticity. Instead, it relies on the activation of microglial P2Y12 and subsequent calcium influx, which facilitates the general anesthesia response. Together, we elucidate the regulatory role of microglia in general anesthesia, extending our knowledge of how nonneuronal cells modulate neuronal activities.

Hepatocellular carcinoma (HCC) is one of the most common malignant tumors that threaten human health; thus, the establishment of an animal model with clinical features similar to human liver cancer is of important practical significance. Taking advantage of the novel microcarrier-6, human HCC cells was injected into immunocompetent mice to establish a novel human HCC patient-derived xenograft (PDX) model. Primary HCC cells were isolated from fresh liver cancer tissues, which were subsequently co-cultured with microcarrier-6 to construct a three-dimensional tumor cell culture model in vitro. The HCC-microcarrier complex was implanted into mice by subcutaneous inoculation, and the tumor formation time, tumor formation rate, and pathological manifestation were recorded. Changes of immune parameters in mice were detected by flow cytometry. The success rate was 60% (6/10) in the establishment of liver cancer PDX mouse model，and the total tumor formation rate of the tumor-forming model is 90-100%. H&E staining and immunohistochemical experiments indicate that the model well retained the characteristics of the primary tumor. Interestingly, M2 macrophages in tumor-bearing mice increased significantly, and the levels of CD4+ T cells were significantly reduced. Through the application of the microcarrier-6 in immunocompetent mice, we successfully established a novel human HCC PDX model, which can be used to better study and further elucidate the occurrence and pathogenic mechanism of HCC.