【五分钟期刊】智力多基因评分更能预测具体化措施：来自青少年大脑认知发展（ABCD）研究的证据

讨论

我们发现，智力测试表现和教育程度的多基因预测因子与这一大群来自不同背景的儿童的神经认知表现有关。这些结果与先前的发现一致，表明几乎所有的行为特征，包括认知和智力表型，都具有实质性的遗传成分（Turkheimer，2000）。鉴于行为表型是通过儿童与其物理、社会和文化环境之间的相互作用而出现的，鉴于这些环境因素可能是可塑性因素，人们对这些环境因素如何修改表型给予了很多关注。然而，最近，更多的注意力集中在介导非遗传（环境，文化或经验）因素的可能作用上，这些因素通过它们与遗传变异（基因 - 环境相关性）的统计关联，可能放大遗传力（Beam&Turkheimer，2013;Kan等人，2013）。

我们发现，与流体复合测量相比，对结晶认知功能的文化依赖性估计，即来自NTCB的结晶复合测量，与智力测试性能的最佳可用多基因预测因子更密切相关，与早期在成人中发现的遗传力差异（Kan等人，2013）和多基因评分表现（Genç等人， 2021）的类似措施。尽管 IPS 是基于对 GWAS 的大型荟萃分析，结合了作者描述为主要是流体智力测量的认知测量（Savage 等人，2018 年）。事实上，这里研究的15个测量中IPS关联的相对大小（图2）与社会文化变量解释的这些测量中的方差相对百分比非常相似（表2），这种模式在我们考虑IPS后仍然存在（表S2）。这些结果可能与之前对基因 - 环境相关性效应的描述以及Beam和Turkheimer（2013）的分析一致，其中这些更具社会文化意义的智力指标表现出更大程度的基因 - 环境相关性，从而放大了我们估计其遗传贡献的程度。这些作者还表明，随着时间的推移，基因 - 环境相关性的增加可以解释观察到的认知功能测量通过发育的遗传性增加。ABCD研究将提供一个机会来测量这项纵向研究后期时间点的遗传力变化。重要的是，尽管与NTCB的结晶复合评分相比，流体的测试-重新测试可靠性较低（Akshoomoff等人，2013），但我们的补充分析表明，测试可靠性的这种差异不太可能解释我们的发现。然而，在不同的社会和文化背景下，我们可能会观察到流体和结晶措施的可变可靠性估计。反过来，这可能影响流体和结晶测量具有不同遗传负荷的程度。再一次，ABCD研究的未来时间点将使我们能够量化这些措施的可靠性以及这可以解释我们的发现的程度。

我们还表明，一般来说，在神经认知测量中，IPS的预测性能高于EAPS（表S3-S8）。有人可能预测EAPS将是ABCD中比IPS更强大的认知测量预测指标，因为它的发现样本量是其4倍以上。我们将IPS通常具有更强关联的发现解释为由于表型在训练和测试之间更好地匹配 - 而不是代理测量。这与最近一项针对德国年轻人的研究一致，该研究发现 IPS 比 EAPS 更能预测认知表现（Genç 等人，2021 年），但它与英国儿童和青少年类似分析的结果形成鲜明对比（Allegrini 等人，2019 年）。这种差异可能是由于方法上的差异;或者，国家之间的社会人口差异可能是解释这些不一致的关键因素。教育程度虽然与认知测试的分数明显相关，但可能受到其他遗传影响的特征（例如，个性）的影响，这些特征可能有助于在正规教育中更加坚持;因此，EAPS可能会在更大程度上反映这些特征。在成人中已经观察到这种多效性EAPS效应（Krapohl等人，2014）。当我们在一个模型中同时包括EAPS和IPS时，它们共同解释了结晶复合材料中5.8%的变异性（欧洲血统;补充材料中的表S6），远远超过IPS单独解释（4.1%），表明这些基因组预测因子捕获了相关方差的独特来源，并且可能正在测量一些不同的（相关）结构。

基因 - 环境相关性在我们发现的结晶测量中可能的作用比流体测量更强烈地预测值得进一步研究。确定有助于认知和智力表型遗传的环境、文化或经验因素很重要，因为它可以指出更好地适应儿童神经遗传多样性的做法。创新的教学实践可能会导致增加“增强”当前实践弱势儿童子集的环境、文化或体验效果的方法，并减少抑制智力发展和学业成就的环境、文化或经验影响，这可能导致更公平的教育成果。

限制和注意事项

基因组预测因子所占的认知测量的方差比例在欧洲血统参与者中大于在多样化血统组中（补充材料中的表S5和S7），这是可以预期的，因为发现样本是欧洲血统的个体。然而，不同血统组的模式大致相似。这表明这些认知表型在祖先群体中具有相似的遗传结构，并支持完整样本结果的有效性。在所有三组中，分析包括从整个样本中得出的前10个遗传主成分作为协变量。由于ABCD队列中广泛的祖先多样性，比较不同祖先群体的影响的能力有限。正如遗传学中普遍讨论的那样（Martin等人，2019 年;Petrovski&Goldstein，2016），不同祖先组中较低的预测性能再次强调了从祖先多样化的人群中收集遗传数据并开发可以跨祖先群体使用的方法的重要性。

最近的工作似乎表明，EAPS / IPS与认知结果之间的相当大比例的关联可能通过间接效应（分类交配，群体分层和环境介导的父母遗传效应）与直接影响（遗传遗传变异;豪等人，2022 年;奥克贝等人，2022 年;塞尔扎姆等人，2019 年）。我们试图通过控制社会经济变量来减轻这种混淆。然而，除了所描述的基因 - 环境相关性的可能作用解释IPS与结晶与流体测量的差异关联之外，这些其他间接影响也可能在某种程度上夸大了我们发现EAPS / IPS与认知表现之间的关联。

这些结果与先前关于遗传变异在发展认知功能中的作用的证据一致。然而，应该强调的是，基因组预测因子（一起）仅占完整样本中认知表现方差的4.15%。此外，在结晶复合测量中观察到了这一点，假设由于基因 - 环境相关性效应，文化敏感性测量表现出增加的遗传关联。即使在控制IPS的分析中，潜在混杂的社会文化协变量的加性效应也占变异性的13.2%。对于流体复合体，基因组预测因子加起来仅占方差的1.1%，社会文化协变量占近5%。值得注意的是，即使队列中的2岁年龄范围较窄，年龄仅占结晶复合测量的10%和流体复合测量的7%。这些影响可能揭示儿童认知和智力发展高度动态过程的线索。

确认

T. L. Jernigan和C. C. Fan对本文的贡献相同。本文准备中使用的数据来自国家心理健康数据档案研究所的青少年大脑认知发展（ABCD）研究（https://abcdstudy.org）。这是一项多地点的纵向研究，旨在招募 10，000 多名 9 至 10 岁的儿童，并在成年早期跟踪他们 10 年以上。参与ABCD研究地点的列表和研究研究人员的完整列表可以在 https://abcdstudy.org/principal-investigators.html 找到。ABCD研究联盟的研究人员设计和实施了这项研究和/或提供了数据，但不一定参与本文的分析或撰写。本文反映了作者的观点，可能不反映美国国立卫生研究院或ABCD研究联盟调查员的意见或观点。ABCD 数据存储库会随着时间的推移而增长和变化。本研究中使用的ABCD数据可以在 https://doi.org/10.15154/1504041 访问。

脚注

利益冲突声明

A. M. Dale是CorTechs Labs的创始人并持有股权，并在其科学顾问委员会任职。他是人类长寿科学顾问委员会的成员。他通过GE Healthcare向加州大学圣地亚哥分校（UCSD）提供的研究资助获得资金。这些安排的条款已由UCSD根据其利益冲突政策进行审查和批准。所有作者都声明，在本文的作者身份或出版方面不存在其他潜在的利益冲突。

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