Abstract Objectives Increasing studies demonstrated the importance of C5a and anti-neutrophil cytoplasmic antibody (ANCA)-induced neutrophil activation in the pathogenesis of ANCA-associated vasculitis (AAV). Sphingosine-1-phosphate (S1P) acts as a downstream effector molecule of C5a and enhances neutrophil activation induced by C5a and ANCA. The current study investigated the role of a S1P receptor modulator, FTY720, in experimental autoimmune vasculitis (EAV) and explored the immunometabolism-related mechanisms of FTY720 in modulating ANCA-induced neutrophil activation. Methods The effects of FTY720 in EAV were evaluated by quantifying haematuria, proteinuria, crescent formation, tubulointerstitial injury and pulmonary haemorrhage. RNA sequencing of renal cortex and gene enrichment analysis were performed. The proteins of key identified pathways were analysed in neutrophils isolated from peripheral blood of patients with active AAV and normal controls. We assessed the effects of FTY720 on ANCA-induced neutrophil respiratory burst and neutrophil extracellular traps formation (NETosis). Results FTY720 treatment significantly attenuated renal injury and pulmonary haemorrhage in EAV. RNA sequencing analyses of renal cortex demonstrated enhanced fatty acid oxidation (FAO) and peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR) signalling in FTY720-treated rats. Compared with normal controls, patients with active AAV showed decreased FAO in neutrophils. FTY720-treated differentiated HL-60 cells showed increased expression of carnitine palmitoyltransferase 1a (CPT1a) and PPARα. Blocking or knockdown of CPT1a or PPARα in isolated human neutrophils and HL-60 cells reversed the inhibitory effects of FTY720 on ANCA-induced neutrophil respiratory burst and NETosis. Conclusion FTY720 attenuated renal injury in EAV through upregulating FAO via the PPARα–CPT1a pathway in neutrophils, offering potential immunometabolic targets in AAV treatment.

Abstract Understanding the adaptability of the motor cortex in response to bilateral motor tasks is crucial for advancing our knowledge of neural plasticity and motor learning. Here we aim to investigate the dynamic lateralization of contralateral-projecting corticospinal neurons (cpCSNs) during such tasks. Utilizing in vivo two-photon calcium imaging, we observe cpCSNs in mice performing a bilateral lever-press task. Our findings reveal a heterogeneous population dynamics in cpCSNs: a marked decrease in activity during ipsilateral motor learning, in contrast to maintained activity during contralateral motor learning. Notably, individual cpCSNs show dynamic shifts in their engagement with ipsilateral and contralateral movements, displaying an evolving pattern of activation over successive days. This suggests a flexible and learning-related reconfiguration in the cpCSN network, parallel to motor learning stages. Our findings suggest a complex reorganization in cpCSN activities, underscoring the dynamic nature of cortical lateralization in motor learning and offering insights for neuromotor rehabilitation.

Reaching to grasp movement is thought to rely upon two independent brain pathways. The dorsomedial one is involved in reaching while the dorsolateral one is dealing with grasping. However, some recent evidences suggested that the dorsomedial pathway might participate in grasp movement. Therefore, it is important to investigate whether PMd is involved in grasp planning, and if participating, what kind of role PMd played in grasp planning. In this study, two macaques monkeys were trained to grasp same object by instructing or freely choosing one of two grips, power grip or hook grip. A 96-channel microelectrode array was implanted to collect the population activity of PMd in each subject. Both single unit activity and population activity were analyzed. We found that nearly 21.0% and 26.8% units in PMd of two monkeys displayed grip selectivity during gesture planning in both instructing or freely choosing conditions. These units exhibit selectivity for different gestures when facing the identical visual stimuli (freely choosing condition). At the same time, similar activity patterns are displayed for the same gesture when faced with different selection strategies (freely choosing condition vs. instructing condition). These results show that some neurons of PMd are mainly involved in the hand shape preparation and have no obvious relationship with external visual stimuli and selection strategies.

ABSTRACT Temporomandibular disorder (TMD) is the most prevalent painful condition in the craniofacial area. The pathophysiology of TMD is not fully understood, and it is necessary to understand pathophysiology underlying painful TMD conditions to develop more effective treatment methods. Recent studies suggested that external or intrinsic trauma to TMJ is associated with chronic TMD in patients. Here, we investigated the effects of the TMJ trauma through forced-mouth opening (FMO) in mice to determine pain behaviors and peripheral sensitization of trigeminal nociceptors. FMO increased mechanical hyperalgesia assessed by von Frey test, spontaneous pain-like behaviors assessed by mouse grimace scale, and anxiety-like behaviors assessed by open-field test. In vivo GCaMP Ca 2+ imaging of intact trigeminal ganglia (TG) showed increased spontaneous Ca 2+ activity and mechanical hypersensitivity of TG neurons in the FMO compared to the sham group. Ca 2+ responses evoked by cold, heat, and capsaicin stimuli were also increased. FMO-induced hyperalgesia and neuronal hyperactivities were not sex dependent. TG neurons sensitized following FMO were primarily small to medium-sized nociceptive afferents. Consistently, most TMJ afferents in the TG were small-sized peptidergic neurons expressing calcitonin gene-related peptides, whereas nonpeptidergic TMJ afferents were relatively low. FMO-induced intraneural inflammation in the surrounding tissues of the TMJ indicates potentially novel mechanisms of peripheral sensitization following TMJ injury. These results suggest that the TMJ injury leads to persistent post-traumatic hyperalgesia associated with peripheral sensitization of trigeminal nociceptors.

Abstract The latest research shows that calcium signals can provide a new signal source for brain-machine interfaces (BMI). However, it remains a question whether the calcium signals from layer 2/3 motor cortex can be used for continuous neural decoding. And how they are involved in movement coding is also worth investigating. Here we collect the somatic signals in M1 layer 2/3 while mice performed a lever-press task under the one-photon imaging. We first present the potential of somatic calcium signals from layer 2/3 in continuous neural decoding through an improved recurrent neural network. Layer 2/3 neurons exhibit three types of calcium dynamics with distinct spatiotemporal coding patterns involved in the movement. Pre-pressing and pressing neurons enable sparse coding of movement through complementary spatiotemporal information. While post-pressing neurons predict the lever movement most accurately through the calcium dynamics with higher fidelity. These results demonstrate the capability of calcium signals from layer 2/3 neurons as a motor BMI driver and underscore their diversity in motor coding, opening a new avenue for studying the motor cortex and designing optical BMIs.

Frailty and cognitive impairment are closely associated with postoperative delirium. The purpose of this study was to compare the ability of screening tools assessing preoperative frailty and cognitive impairment to predict Postoperative delirium (POD) and the association with prevalence of postoperative complications, Intensive Care Unit (ICU) admission, and the hospital length of stay.

Intraoperative analgesia and sedation are closely related to postoperative delirium. Depth of sedation based on bispectral index (BIS) guidance has been shown to reduce the occurrence of postoperative delirium (POD). However, the correlation between intraoperative analgesia levels and POD is unclear. The aim of this study was to investigate the effect of intraoperative analgesic management guided by the nociceptive stimulus index (NOX) on postoperative delirium. In this prospective single-center randomized controlled study, elderly patients aged 65 and above, who are scheduled to undergo unilateral total knee arthroplasty (TKA), were allocated into two groups: the routine monitoring group (group R), which solely monitored patient sedation levels using BIS; and the NOX monitoring group (group N), which monitored patient analgesic levels using NOX based on BIS-monitored sedation levels. The primary outcome was the incidence of postoperative delirium within 3 days after surgery, using the confusion assessment method (CAM). From May 2022 to December 2022, a total of 240 patients were randomized; 12 were excluded because of failure to meet experimental conditions or were lost to follow-up. Patients in group N had a lower incidence rate (%) of POD on the first day compared to those in group R (8 (7%) vs 18 (16%), P = 0.041). The dosage of remifentanil administered in group N was significantly higher than that in group R (927.07 ± 268.09 vs 882.32 ± 187.91 mg, P = 0.002). Appropriate intraoperative analgesia guided by NOX is associated with POD. When sedation levels were consistent, the incidence of POD was significantly reduced in older patients with NOX-guided analgesic management during unilateral TKA surgery.