Mappatura della rete Mediale Prefrontale–Reuniens–Ippocampale: Tracciamento virale specifico per tipo cellulare e evidenze di disconnettività circuitale nella schizofrenia

Schizophrenia is a chronic neurodevelopmental disorder characterized by cognitive, emotional, and perceptual disturbances linked to disrupted brain connectivity. Dysfunction of medial prefrontal cortex–hippocampal (mPFC–HC) circuits is central to its pathology, contributing to deficits in working memory, executive control, and contextual processing. This study examined the structural organization of mPFC–HC pathways using a cell-type–specific anterograde transsynaptic retrograde (cATR) tracing approach combined with a semi-automated quantification pipeline to compare WT/Het and Het/Het genotypes, modeling degrees of neurodevelopmental disruption. Brain sections were aligned to the Allen Mouse Brain Atlas using the Automated Brain Boundary Alignment (ABBA) tool. Labeled neurons were detected in QuPath and analyzed in MATLAB. Cells showing Cy3 and Cy5 co-localization within 8 μm were defined as double-labeled, representing potential relay neurons between mPFC and HC. Quantitative analysis revealed genotype-dependent differences: WT/Het animals exhibited significantly greater double-labeling in cortical regions—particularly in the cortical plate (t = 6.67, p = 0.0003) and cortical subplate (t = 3.05, p = 0.0190)—while Het/Het mice showed reduced hippocampal labeling and more restricted regional distribution. These results indicate enhanced cortical connectivity and preserved network integration in WT/Het mice versus disrupted hippocampal engagement in Het/Het animals. The pattern mirrors human neuroimaging evidence showing impaired mPFC–HC coupling and hippocampal dysfunction in schizophrenia. The reduced hippocampal colocalization in Het/Het mice supports neurodevelopmental models proposing that disturbances in synaptic pruning and thalamic relay maturation underlie circuit dysconnectivity. Overall, the findings provide anatomical evidence that genotype influences mPFC–HC connectivity and reinforce the view of schizophrenia as a disorder of distributed neural network dysfunction. The cATR-based mapping and quantitative analysis establish a reproducible framework for identifying circuit-level alterations relevant to cognitive and functional impairments, offering structural support for targeting prefrontal–hippocampal synchrony in future therapeutic approaches.

La schizofrenia è un disturbo neuroevolutivo cronico caratterizzato da alterazioni cognitive, emotive e percettive associate a una connettività cerebrale compromessa. La disfunzione dei circuiti tra la corteccia prefrontale mediale (mPFC) e l’ippocampo (HC) è centrale nella sua fisiopatologia e contribuisce ai deficit di memoria di lavoro, controllo esecutivo e elaborazione contestuale. Questo studio ha esaminato l’organizzazione strutturale delle vie mPFC–HC utilizzando un approccio di tracciamento anterogrado-transsinaptico retrogrado (cATR) specifico per tipo cellulare, combinato con una pipeline di quantificazione semi-automatizzata, per confrontare i genotipi WT/Het e Het/Het come modelli di diversa vulnerabilità neuroevolutiva. Le sezioni cerebrali sono state allineate all’Allen Mouse Brain Atlas tramite lo strumento Automated Brain Boundary Alignment (ABBA). I neuroni marcati sono stati rilevati in QuPath e analizzati in MATLAB. Le cellule che mostravano co-localizzazione di segnali Cy3 e Cy5 entro 8 μm sono state definite come a doppia marcatura, rappresentando potenziali neuroni di collegamento tra mPFC e HC. L’analisi quantitativa ha rivelato differenze dipendenti dal genotipo: gli animali WT/Het mostravano una marcatura doppia significativamente maggiore nelle regioni corticali—particolarmente nella placca corticale (t = 6.67, p = 0.0003) e nella sottoplacca corticale (t = 3.05, p = 0.0190)—mentre i topi Het/Het presentavano una riduzione della marcatura ippocampale e una distribuzione regionale più limitata. Questi risultati indicano una connettività corticale potenziata e una migliore integrazione di rete nei WT/Het rispetto a un coinvolgimento ippocampale ridotto negli Het/Het. Il pattern osservato rispecchia le evidenze di neuroimaging umano che mostrano un accoppiamento mPFC–HC compromesso e una disfunzione ippocampale nella schizofrenia. Nel complesso, i dati forniscono prove anatomiche che il genotipo influenza la connettività mPFC–HC e rafforzano l’idea della schizofrenia come disturbo della disfunzione di rete neurale distribuita. L’approccio basato su tracciamento cATR e analisi quantitativa offre un quadro riproducibile per identificare alterazioni circuitali rilevanti per i deficit cognitivi e funzionali, fornendo un supporto strutturale per future strategie terapeutiche mirate alla sincronizzazione prefrontale–ippocampale.