The identity of nicotinic receptor subtypes sufficient to elicit both the acute and chronic effects of nicotine dependence is unknown. We engineered mutant mice with a4 nicotinic subunits containing a single point mutation, Leu9' --> Ala9' in the pore-forming M2 domain, rendering a4* receptors hypersensitive to nicotine. Selective activation of a4* nicotinic acetylcholine receptors with low doses of agonist recapitulates nicotine effects thought to be important in dependence, including reinforcement in response to acute nicotine administration, as well as tolerance and sensitization elicited by chronic nicotine administration. These data indicate that activation of a4* receptors is sufficient for nicotine-induced reward, tolerance, and sensitization.

It has been proposed that two amino acid substitutions in the transcription factor FOXP2 have been positively selected during human evolution due to effects on aspects of speech and language. Here, we introduce these substitutions into the endogenous Foxp2 gene of mice. Although these mice are generally healthy, they have qualitatively different ultrasonic vocalizations, decreased exploratory behavior and decreased dopamine concentrations in the brain suggesting that the humanized Foxp2 allele affects basal ganglia. In the striatum, a part of the basal ganglia affected in humans with a speech deficit due to a nonfunctional FOXP2 allele, we find that medium spiny neurons have increased dendrite lengths and increased synaptic plasticity. Since mice carrying one nonfunctional Foxp2 allele show opposite effects, this suggests that alterations in cortico-basal ganglia circuits might have been important for the evolution of speech and language in humans.For a video summary of this article, see the PaperFlick file available with the online Supplemental Data.

Clonogenic neural stem cells (NSCs) are self-renewing cells that maintain the capacity to differentiate into brain-specific cell types, and may also replace or repair diseased brain tissue. NSCs can be directly isolated from fetal or adult nervous tissue, or derived from embryonic stem cells. Here, we describe the efficient conversion of human adult bone marrow stromal cells (hMSC) into a neural stem cell-like population (hmNSC, for human marrow-derived NSC-like cells). These cells grow in neurosphere-like structures, express high levels of early neuroectodermal markers, such as the proneural genes NeuroD1, Neurog2, MSl1 as well as otx1 and nestin, but lose the characteristics of mesodermal stromal cells. In the presence of selected growth factors, hmNSCs can be differentiated into the three main neural phenotypes: astroglia, oligodendroglia and neurons. Clonal analysis demonstrates that individual hmNSCs are multipotent and retain the capacity to generate both glia and neurons. Our cell culture system provides a powerful tool for investigating the molecular mechanisms of neural differentiation in adult human NSCs. hmNSCs may therefore ultimately help to treat acute and chronic neurodegenerative diseases.