The Role of Hippocampal Cajal-Retzius Cells in Social Behavior

Abstract

Hippocampus har blitt anerkjent som en sentral struktur involvert i en rekke kognitive funksjoner, som for eksempel hukommelsesprosessering, læring, romlig navigasjon og sosial atferd. Dessuten har sosial atferd lenge vært brukt som en viktig målestokk for å vurdere nevrologisk funksjon, og tidlig forstyrrelse i denne typen atferd er anerkjent som kjennetegn på nevroutviklingsforstyrrelser. Ved å studere utviklingen av hippocampuskretsen har Cajal-Retzius-celler, en forbigående cellepopulasjon, vist seg å spille en kritisk rolle i både kortikal laminering og kretsmodning. Selv om disse cellene forsvinner kort tid etter fødselen i neocortex, vedvarer en andel i hippocampus i en lengre periode. Imidlertid, hvorvidt postnatale Cajal-Retzius-celler spiller en rolle i å forme sosial atferd er imidlertid fortsatt i stor grad uutforsket.

Dette prosjektet hadde som mål å undersøke det postnatale bidraget fra hippocampale Cajal-Retzius-celler i utviklingen av sosial atferd, ved selektivt å ablere disse cellene ved fødselen. For å oppnå dette, benytter vi en dobbel transgen musemodell kombinert med en viral vektor som uttrykker Flp-avhengig difteritoksinfragment A. For å vurdere effekten av Cajal-Retzius-celletap på tidlig kommunikasjon og sosiale preferanser, ble to atferdsanalyser brukt: ultralydvokaliseringsopptak og trekammertesten. Resultatene viste ingen signifikante forskjeller i mengden eller de akustiske egenskapene til vokaliseringene, noe som tyder på at kretser som støtter tidlig kommunikativ atferd forblir intakte i fravær av Cajal-Retzius-celler. I trekammertesten klarte imidlertid ikke Cajal-Retzius-celleablaterte mus å vise sosiabilitet og preferanse for en ny kontra en kjent mus. Sammen fremhever disse funnene viktigheten av postnatale hippocampale Cajal-Retzius-celler i de nevrale mekanismene som ligger til grunn for sosial atferd. Avslutningsvis antyder denne studien derfor at Cajal-Retzius-celler spiller en spesifikk rolle i utviklingen av sosial atferd, spesielt sosiabilitet og nyhetspreferanse, uten å påvirke tidlig vokal kommunikasjon.

The hippocampus has been acknowledged as a central structure involved in a variety of cognitive functions, such as memory processing, learning, spatial navigation and social behavior. Moreover, social behavior has long been used as an important readout for assessing neurological function, and early disruption in this type of behavior are recognized as hallmarks of neurodevelopmental disorders. By studying the development of the hippocampal circuit, Cajal-Retzius cells, a transient cell population, have been found to play a critical role in both cortical lamination and circuit maturation. While these cells disappear shortly after birth in the neocortex, a subset persists in the hippocampus for a longer period. However, whether postnatal Cajal-Retzius cells play a role in shaping social behavior remains largely unexplored.

This project aimed to investigate the postnatal contribution of hippocampal Cajal-Retzius cells in social behavior by selectively ablating these cells at birth. To accomplish this, we exploit a double transgenic mouse model combined with a viral vector expressing Flp dependent diphtheria toxin fragment A. To assess the impact of Cajal-Retzius cell loss on early communication and social preferences, two behavioral assays were utilized: ultrasound vocalization recordings and the three-chamber test. The results revealed no significant differences in the quantity or in the acoustic properties of the vocalizations, suggesting that circuits supporting early communicative behaviors remain intact in the absence of Cajal-Retzius cells. However, in the three-chamber test, Cajal-Retzius cell ablated mice failed to display sociability and preference for a novel versus familiar mouse. These findings highlight the importance of postnatal hippocampal Cajal-Retzius cells in neural mechanisms underlying social behavior. In conclusion, this study therefore suggests that Cajal-Retzius cells play a specific role in the development of social behavior, particularly sociability and novelty preference, without impacting early vocal communication.