Pathologic perivascular spaces (PVS), the fluid-filled compartments surrounding brain vasculature, may underlie cognitive decline in Parkinson's disease (PD). However, whether this impacts specific cognitive domains has not been investigated.

Lesions of the dorsomedial striatum elicit deficits in cognitive flexibility that are an early feature of Parkinson's disease (PD), and presumably reflect alterations in frontostriatal processing. The current study aimed to examine deficits in cognitive flexibility in rats with bilateral 6-hydroxydopamine (6-OHDA) lesions in the dorsomedial striatum. While deficits in cognitive flexibility have previously been examined in rodent PD models using the cross-maze, T-maze, and a food-digging task, the current study is the first to examine such deficits using a 3-choice serial reaction time task (3-CSRT) with reversal learning (3-CSRT-R). Although the rate of acquisition in 3-CSRT was slower in lesioned compared to control rats, lesioned animals were able to acquire a level of accuracy comparable to that of control animals following 16 days of training. In contrast, substantial and persistent deficits were apparent during the reversal learning phase. Our results demonstrate that deficits in cognitive flexibility can be robustly unmasked by reversal learning in the 3-CSRT-R paradigm, which can be a useful test for evaluating effects of dorsomedial striatal deafferentation.### Competing Interest StatementThe authors have declared no competing interest.

ABSTRACT The basal ganglia are important modulators of the cognitive and motor benefits of exercise. However, the neural networks underlying these benefits remain poorly understood. Our study systematically analyzed exercise-associated changes in functional connectivity in the cortico-basal ganglia-thalamic network during the performance of a new motor task, with regions-of-interest defined based on mesoscopic domains recently defined in the mouse brain structural connectome. Mice were trained on a motorized treadmill for six weeks or remained sedentary (control), thereafter undergoing [ 14 C]-2-deoxyglucose metabolic brain mapping during wheel walking. Regional cerebral glucose uptake (rCGU) was analyzed in 3-dimensional brains reconstructed from autoradiographic brain sections using statistical parametric mapping. Functional connectivity was assessed by inter-regional correlation of rCGU. Compared to controls, exercised animals showed broad decreases in rCGU in motor areas, but increases in limbic areas, as well as the visual and association cortices. In addition, exercised animals showed (i) increased positive connectivity within and between the motor cortex and caudoputamen (CP), (ii) newly emerged negative connectivity of the substantia nigra pars reticulata with the globus pallidus externus, and CP, and (iii) reduced functional connectivity of the prefrontal cortex (PFC). Increased functional connectivity in the motor circuit in the absence of increases in rCGU strongly suggests greater network efficiency, which is also supported by the reduced involvement of PFC-mediated cognitive control during the performance of a new motor task. Our study delineates exercise-associated changes in functional circuitry at the subregional level and provides a framework for understanding the effects of exercise on new motor learning.