Norepinephrine (NE) is a key biogenic monoamine neurotransmitter involved in a wide range of physiological processes. However, its precise dynamics and regulation remain poorly characterized, in part due to limitations of available techniques for measuring NE in vivo. Here, we developed a family of GPCR activation-based NE (GRABNE) sensors with a 230% peak ΔF/F0 response to NE, good photostability, nanomolar-to-micromolar sensitivities, sub-second kinetics, and high specificity. Viral- or transgenic-mediated expression of GRABNE sensors was able to detect electrical-stimulation-evoked NE release in the locus coeruleus (LC) of mouse brain slices, looming-evoked NE release in the midbrain of live zebrafish, as well as optogenetically and behaviorally triggered NE release in the LC and hypothalamus of freely moving mice. Thus, GRABNE sensors are robust tools for rapid and specific monitoring of in vivo NE transmission in both physiological and pathological processes.

ABSTRACT Serotonergic psychedelics are gaining increasing interest as potential therapeutics for a range of mental illnesses. Compounds with short-lived subjective effects may be clinically useful because dosing time would be reduced, which may improve patient access. One short-acting psychedelic is 5-MeO-DMT, which has been associated with improvement in depression and anxiety symptoms in early clinical studies. However relatively little is known about the behavioral effects and neural mechanisms of 5-MeO-DMT in animal models. Here we characterized the effects of 5-MeO-DMT on innate behaviors and dendritic architecture in mice. We showed that 5-MeO-DMT induces a dose-dependent increase in head-twitch response that is shorter in duration than that induced by psilocybin at all doses tested. 5-MeO-DMT also substantially suppresses social ultrasonic vocalizations produced during mating behavior. 5-MeO-DMT produces long-lasting increases in dendritic spine density in the mouse medial frontal cortex that are driven by an elevated rate of spine formation. However, unlike psilocybin, 5-MeO-DMT did not affect the size of dendritic spines. These data provide insights into the behavioral and neural consequences underlying the action of 5-MeO-DMT and highlight similarities and differences with those of psilocybin.

Norepinephrine (NE) and epinephrine (Epi), two key biogenic monoamine neurotransmitters, are involved in a wide range of physiological processes. However, their precise dynamics and regulation remain poorly characterized, in part due to limitations of available techniques for measuring these molecules in vivo. Here, we developed a family of GPCR Activation-Based NE/Epi (GRABNE) sensors with a 230% peak ΔF/F0 response to NE, good photostability, nanomolar-to-micromolar sensitivities, sub-second rapid kinetics, high specificity to NE vs. dopamine. Viral- or transgenic-mediated expression of GRABNE sensors were able to detect electrical-stimulation evoked NE release in the locus coeruleus (LC) of mouse brain slices, looming-evoked NE release in the midbrain of live zebrafish, as well as optogenetically and behaviorally triggered NE release in the LC and hypothalamus of freely moving mice. Thus, GRABNE sensors are a robust tool for rapid and specific monitoring of in vivo NE/Epi transmission in both physiological and pathological processes.

ABSTRACT Balance between excitatory and inhibitory (E/I) signaling is important for maintaining homeostatic function in the brain. Indeed, dysregulation of inhibitory GABA interneurons in the amygdala has been implicated in human mood disorders. We hypothesized that acetylcholine (ACh) signaling in the basolateral amygdala (BLA) might alter E/I balance resulting in changes in stress-sensitive behaviors. We therefore measured ACh release as well as activity of calmodulin-dependent protein kinase II (CAMKII)-, parvalbumin (PV)-, somatostatin (SOM)- and vasoactive intestinal protein (VIP)-expressing neurons in the BLA of awake, behaving mice. ACh levels and activity of both excitatory and inhibitory BLA neurons increased when animals were actively coping, and decreased during passive coping, in the light-dark box, tail suspension and social defeat. Changes in neuronal activity preceded behavioral state transitions, suggesting that BLA activity may drive the shift in coping strategy. In contrast to exposure to escapable stressors, prolonging ACh signaling with a cholinesterase antagonist changed the balance of activity among BLA cell types, significantly increasing activity of VIP neurons and decreasing activity of SOM cells, with little effect on CaMKII or PV neurons. Knockdown of α7 or β2-containing nAChR subtypes in PV and SOM, but not CaMKII or VIP, BLA neurons altered behavioral responses to stressors, suggesting that ACh signaling through nAChRs on GABA neuron subtypes contributes to stress-induced changes in behavior. These studies show that ACh modulates the GABAergic signaling network in the BLA, shifting the balance between SOM, PV, VIP and CaMKII neurons, which are normally activated coordinately during active coping in response to stress. Thus, prolonging ACh signaling, as occurs in response to chronic stress, may contribute to maladaptive behaviors by shifting the balance of inhibitory signaling in the BLA.

We present a case of a male neonate delivered at 35 weeks and 6 days to a 37-year-old gravida 4 para 4 mother. The birthweight of the neonate was 2,590 g. Maternal cell-free DNA testing is low risk, and invasive genetic testing is not pursued. Midpregnancy anatomy scan reveals right forearm edema. Serial growth scans are performed for surveillance. At 35 weeks, ultrasonography reveals new growth lag in both abdominal circumference and estimated fetal weight, accompanied by bilateral enlargement of lower extremities and persistent thickening of the right forearm. Soft tissue abnormalities include scattered heterogeneous thickening with echogenic and hypoechoic areas. The appendicular skeleton shows preservation with normal ossification, except for some remodeling of the right proximal ulna. Prenatal consultants include neonatology and pediatric orthopedics, leading to a scheduled cesarean delivery to mitigate potential dystocia risk because of extremity enlargement.After delivery, the infant briefly needs positive pressure ventilation, transitioning to nasal continuous positive airway pressure. Apgar scores are 5 and 8 at 1 and 5 minutes, respectively. Physical examination reveals a 14-cm firm right forearm mass with ventral skin ulceration, right-sided finger contractures, and mobile nodules (4 − 30 mm) on lower extremities, abdomen, neck, and back (Fig 1 A−C). The infant is admitted to the NICU for comprehensive evaluation.After initial radiography (Fig 2 A) and ultrasonography (Fig 2 B, Fig 3 A and B), whole body MRI (with and without contrast) reveals multiple masses in various regions, demonstrating peripheral enhancement and central necrosis (Fig 3 C and D). Biopsy confirms the diagnosis, leading to a collaborative, multidisciplinary approach involving neonatology, radiology, pediatric surgery, dermatology, and hematology-oncology, and chemotherapy is initiated for treatment.Soft tissue overgrowth and tumors in neonates encompass a wide range of differential diagnoses such as cysts, lipomas, neuromas, fibrous hamartomas, neurofibromas, congenital teratoma, infantile myofibromatosis (IM), vascular anomalies, and a spectrum of borderline and malignant lesions including histiocytosis, stage MS neuroblastoma, congenital infantile fibrosarcoma, and rhabdomyosarcoma. (1) Accurate diagnosis of the underlying etiology requires thorough consideration of clinical examination findings, including associated features, chronology, and assessment of both histologic and imaging findings.Histopathologic examination demonstrated a hypocellular myoid nodule with immature mesenchymal cells and branching vessels (Fig 4 A−D). Myoid areas exhibited strong and diffuse immunoreactivity for smooth muscle actin (SMA). Initial tumor profiling genetic laboratory tests yielded negative results for genes linked to IM, hereditary cancer syndromes, and connective tissue disorders. However, the extended gene analysis revealed a variant in the platelet-derived growth factor receptor beta (PDGFRB) gene (p.Cys835_Gly837dup). The presence of multiple nodules raised suspicion of multicentric or generalized myofibromatosis with visceral involvement. Biopsy results played a crucial role in confirming the diagnosis of IM.IM is a rare mesenchymal tumor that primarily affects the neonatal and pediatric populations in the first few years of age. It has an estimated incidence of 1 in 150,000 to 400,000 live births (2) and predominantly affects males. (3) Cutaneous manifestations are most common, with tumors presenting in the skin, subcutaneous tissue, or underlying muscle. They can be solitary, multicentric, or generalized, each requiring tailored therapeutic approaches. (2)(4)The presentation varies with lesion location and extent. Solitary lesions manifest as firm subcutaneous masses, occurring in various locations such as the skull, cervical vertebrae, long bones, and bone marrow. (3)(5)(6) Multicentric IM involves nodules affecting the skin, tissues, muscles, and bones. (7) The generalized form includes both cutaneous and visceral involvement, affecting organs. (8) Nodules vary in color and size, displaying features such as lobulation, ulceration, or hemangiomalike characteristics, and, rarely, pedunculated, multilobulated lesions may develop ischemic necrosis. (5)(9)Diagnosis relies on precise histopathologic examination, revealing myofibroblastic spindle cell proliferation encircling polygonal cells with central zone necrosis and calcifications. (5) Immunohistochemical staining shows positive reactivity to vimentin and SMA. (5)(10) Multicentric and generalized forms exhibit higher cellular division, skin erosions, ulceration, and long-lasting inflammation compared to the solitary form. (5) Imaging studies including ultrasonography, CT, and whole body MRI allow visualization of tumor growth and progression, which aid in diagnosis and surgical planning. (1)(5)Recent studies have linked IM with mutations in specific genes. The PDGFRB gene plays a vital role in stimulating mesenchymal cells; sporadic mutations in this gene have been recognized as the most prevalent cause of IM. (11) Genetic aberrations in NOTCH3 and the serum response factor (SRF) have similarly been linked to the PDGFRB pathway. (12)(13)(14) In our patient, whole exome sequences failed to show a variant in either gene. Further investigations are required to further elucidate the intricate pathogenesis of this condition. (15)The management hinges upon several key factors, including tumor location, extent, and clinical presentation. For suspected solitary lesions, additional evaluation is crucial to rule out visceral involvement. (16) Genetic counseling is strongly advised, particularly for patients with PDGFRB germline mutations. (17) Treatment strategies range from surveillance of asymptomatic solitary lesions to a comprehensive multidisciplinary approach, including surgery, chemotherapy, and radiation, for aggressive, recurrent, or symptomatic cases. (5)(9)Some lesions may regress spontaneously 18 to 24 months after diagnosis. (17) Optimal surveillance potentially involves rapid whole body MRI scans every 3 to 6 months for 2 years, depending on tumor extent. (18) A mid-adolescence screening brain magnetic resonance angiography is advisable if PDGFRB mutations are present. (10)(17) Family members of a patient with IM should consult with a geneticist for potential surveillance. Solitary lesions generally have a favorable prognosis, but the generalized form with visceral involvement carries increased morbidity and rare instances of fatality due to mass effect. (15)(17) Mortality risk increases with cardiac and gastrointestinal complications. (15)In summary, IM should be considered as a potential diagnosis in cases of soft tissue masses in newborns and pediatric patients. It is crucial to establish a multidisciplinary team to ensure accurate diagnosis, therapeutic management, and future surveillance and counseling for both the infant and the family.Neonates with soft tissue enlargement on prenatal ultrasonography should be closely monitored, and IM should be considered in the differential diagnosis.Diagnosis should be confirmed through histopathological analysis and immunohistochemistry.Focused genetic investigation and counseling are necessary for patients with IM.

Abstract The purinergic signaling molecule adenosine (Ado) modulates many physiological and pathological brain functions,but its spatiotemporal release dynamics in the brain remains largely unknown. We developed a genetically encoded G PC R - A ctivation– B ased Ado sensor (GRAB Ado ) in which Ado-induced changes in the human A 2A receptor are reflected by fluorescence increases. This GRAB Ado revealed that neuronal activity-induced extracellular Ado elevation was due to direct Ado release from somatodendritic regions of the neuron, requiring calcium influx through L-type calcium channels, rather than the degradation of extracellular ATP. The Ado release was slow (∼30 s) and depended on equilibrative nucleoside transporters (ENTs) rather than conventional vesicular release mechanisms. Thus, GRAB Ado reveals an activity-dependent slow Ado release from somatodendritic region of the neuron, potentially serving modulating functions as a retrograde signal.

Purpose Repeated cone-beam CT (CBCT) scans for image-guided radiotherapy (IGRT) increase the health risk of radiation-induced malignancies. Patient-enrolled studies to optimize scan protocols are inadequate. We proposed a virtual clinical trial-based approach to evaluate projection-reduced low-dose CBCT for IGRT. Materials and methods A total of 71 patients were virtually enrolled with 26 head, 23 thorax and 22 pelvis scans. Projection numbers of full-dose CBCT scans were reduced to 1/2, 1/4, and 1/8 of the original to simulate low-dose scans. Contrast-to-noise ratio (CNR) values in fat and muscle were measured in the full-dose and low-dose images. CBCT images were registered to planning CT to derive 6-degree-of-freedom couch shifts. Registration errors were statistically analyzed with the Wilcoxon paired signed-rank test. Results As projection numbers were reduced, CNR values descended and the magnitude of registration errors increased. The mean CNR values of full-dose and half-dose CBCT were >3.0. For full-dose and low-dose CBCT (i.e. 1/2, 1/4 and 1/8 full-dose), the mean registration errors were< ± 0.4 mm in translational directions (LAT, LNG, VRT) and ±0.2 degree in rotational directions (Pitch, Roll, Yaw); the mean magnitude of registration errors were< 1 mm in translation and< 0.5 degree in rotation. The couch shift differences between full-dose and low-dose CBCT were not statistically significant (p>0.05) in all the directions. Conclusion The results indicate that while the impact of dose-reduction on CBCT couch shifts is not significant, the impact on CNR values is significant. Further validation on optimizing CBCT imaging dose is required.