Abstract Chronic and acute stress differentially affect behaviour, as well as the structural integrity of the hippocampus, a key brain region involved in cognition and memory. However, it remains unclear if and how the facilitatory effects of acute stress on hippocampal information coding are disrupted as the stress becomes chronic. To examine this, we compared the impact of acute and chronic stress on neural activity in the CA1 subregion of male mice subjected to a chronic immobilization stress paradigm. We observed that following first exposure to stress (acute stress), the spatial information encoded in the hippocampus sharpened and the neurons became increasingly tuned to the underlying theta oscillation in the local field potential (LFP). However, following repeated exposure to same stress (chronic stress), spatial tuning was poorer and the power of both the slow-gamma (30-50 Hz) and fast-gamma (55-90 Hz) oscillations, which correlate with excitatory inputs into the region, decreased. These results support the idea that acute and chronic stress differentially affect neural computations carried out by hippocampal circuits and suggest that acute stress may improve cognitive processing.

Abstract Chronic stress affects hippocampal function at multiple levels of neural organization. However, much of this understanding is derived from postmortem analyses of molecular, morphological, physiological and behavioral changes at fixed time points. Neural signatures of an ongoing stressful experience in the intact brain of awake animals and their links to later hippocampal dysfunction remain poorly understood. Here we used in vivo tetrode recordings to analyze the dynamic impact of 10 days of immobilization stress on neuronal activity in area CA1 of mice. Unexpectedly, there was a net decrease in pyramidal cell activity in stressed animals. Although these results suggest a lack of stress-induced hyperexcitability, more detailed analysis revealed that a greater fraction of spikes occurred specifically during sharp-wave ripples, resulting in an increase in neuronal synchrony. After repeated stress some of these alterations were visible during rest even in the absence of stress. These findings offer new insights into stress-induced alterations in ripple-spike interactions and mechanisms through which chronic stress may interfere with subsequent information processing.