The complex organization of human cognitive domains and their heritability: a systematic review

Una revisión sistemática de la organización compleja de los dominios cognitivos humanos y su heredabilidad. Antecedentes: se ha propuesto que la estructura de la cognición humana respondería a un sistema jerárquico, donde las secuencias propias a una acción se organizarían desde sub-unidades de análisis hasta funciones de nivel superior relativamente complejas. Esta estructura organizacional estaría reflejada en las representaciones neurales que subyacen al comportamiento humano, así como también en sus sustratos genéticos. El objetivo del presente estudio fue explorar la posible organización jerárquica de las influencias genéticas subyacentes a los dominios cognitivos humanos. Método: se revisaron treinta y cuatro estudios de la heredabilidad de la cognición en muestras de la población general, que incluyeron medidas de inteligencia, habilidades verbales y manipulativas, memoria, memoria de trabajo y velocidad de procesamiento. Resultados: diversos dominios cognitivos mostraron distintas proporciones de influencias genéticas, con las mayores estimaciones de heredabilidad halladas para las funciones cognitivas de nivel superior y las menores estimaciones para las funciones de orden medio o inferior. Conclusiones: tomando como referencia los conocimientos actuales acerca del neurodesarrollo humano, las contribuciones genéticas de las habilidades cognitivas parecen organizarse paralelamente al crecimiento ontogénico del cerebro. Se discuten estos resultados en relación a la interacción entre el control genético de las funciones cognitivas y sus influencias ambientales.

Effect of selective recording on estimates of heritability

En este trabajo se analiza el efecto de la selección de datos sobre las estimaciones de heredabilidad. Se estimó el valor de heredabilidad del tamaño de camada en una población porcina en la que los datos correspondientes a las cerdas más viejas eran una muestra seleccionada. Las estimaciones se obtuvieron usando distintos conjuntos de datos derivados de toda la información disponible. Esos conjunto de datos se compararon evaluando su capacidad predictiva. Se vio que las estimaciones de heredabilidad obtenidas utilizando todos los datos disponibles correspondían a valores infraestimados. También se simuló un carácter materno y se generó un conjunto de datos seleccionados eliminando aquellos correspondientes a las hembras sin padres conocidos. Distintos modelos, habitualmente empleados cuando no existe selección de registros, se consideraron para estimar el valor de heredabilidad. Los resultados mostraron que ninguno de esos modelos ofrecía estimaciones insesgadas. Sólo los modelos que tenían en cuenta el efecto de la selección sobre la media residual y la media y varianza genéticas ofrecían estimaciones poco sesgadas. Sin embargo, para poder aplicarlos se debe conocer la selección realizada. El problema de la selección de datos es difícil de abordar cuando se desconoce cual es el proceso de selección que se ha realizado en una población.

Behavioural Flexibility: evolutionary past and its role in a changing world

A través de la historia de la vida, gran parte de los organismos han desarrollado estrategias para responder a un mundo en constante cambio. Hoy en día, las actividades humanas producen cambios ambientales a una velocidad sin precedentes, lo cual se traduce en grandes desafíos para la persistencia de biodiversidad. Esta investigación evalúa las respuesta de los animales a los cambios ambientales enfocándose en la flexibilidad del comportamiento como estrategia adaptativa. En una primera aproximación a una escala evolutiva, se otorgan evidencias del vínculo hasta ahora tenue entre la cognición e historias de vida, entregando un claro apoyo a la relación entre longevidad, vida reproductiva y el tamaño del cerebro en mamíferos. La longevidad es el centro de muchas hipótesis respecto a las ventajas de desarrollar un cerebro grande, como por ejemplo en la hipótesis del buffer cognitivo y las respuestas flexibles frente a nuevos ambientes. En un segundo nivel, se abordan factores extrínsecos e intrínsecos que podrían explicar las diferencias individuales en innovación, un componente clave en la flexibilidad del comportamiento. Por medio de una aproximación experimental, se evalúan potenciales escenarios que podrían conducir a consistentes diferencias individuales en uno de los principales factores subyacentes a la innovación (i.e. la motivación), y el potencial control endocrino sobre estos escenarios. Posteriormente, con el objetivo de evaluar la respuesta de los animales frente a los cambios ambientales actuales, se explora la respuesta de los animales frente a una de las actividades humanas mas disruptivas sobre los ecosistemas, la urbanización. Por medio de un analisis filogenetico comparativo a nivel global en aves se abordan los mecanismos implicados en la perdida de biodiversidad observada en ambientes urbanos. Los resultados entregan evidencias sobre la importancia de procesos de dispersión local junto con el papel clave de los rasgos de historia de vida, pero en un sentido diferente al clasicamente pensado. Finalmente por medio de una revisión bibliográfica se entregan evidencias teóricas y empíricas que respaldan el rol clave de la flexibilidad del comportamiento en confrontar los desafíos de una vida urbana. La integración de estos resultados muestra cómo el pasado evolutivo contribuye a hacer frente a los retos ambientales actuales, y pone de relieve posibles consecuencias ante un planeta más cambiante que nunca.

Behavioural Flexibility: evolutionary past and its role in a changing world

A través de la historia de la vida, gran parte de los organismos han desarrollado estrategias para responder a un mundo en constante cambio. Hoy en día, las actividades humanas producen cambios ambientales a una velocidad sin precedentes, lo cual se traduce en grandes desafíos para la persistencia de biodiversidad. Esta investigación evalúa las respuesta de los animales a los cambios ambientales enfocándose en la flexibilidad del comportamiento como estrategia adaptativa. En una primera aproximación a una escala evolutiva, se otorgan evidencias del vínculo hasta ahora tenue entre la cognición e historias de vida, entregando un claro apoyo a la relación entre longevidad, vida reproductiva y el tamaño del cerebro en mamíferos. La longevidad es el centro de muchas hipótesis respecto a las ventajas de desarrollar un cerebro grande, como por ejemplo en la hipótesis del buffer cognitivo y las respuestas flexibles frente a nuevos ambientes. En un segundo nivel, se abordan factores extrínsecos e intrínsecos que podrían explicar las diferencias individuales en innovación, un componente clave en la flexibilidad del comportamiento. Por medio de una aproximación experimental, se evalúan potenciales escenarios que podrían conducir a consistentes diferencias individuales en uno de los principales factores subyacentes a la innovación (i.e. la motivación), y el potencial control endocrino sobre estos escenarios. Posteriormente, con el objetivo de evaluar la respuesta de los animales frente a los cambios ambientales actuales, se explora la respuesta de los animales frente a una de las actividades humanas mas disruptivas sobre los ecosistemas, la urbanización. Por medio de un analisis filogenetico comparativo a nivel global en aves se abordan los mecanismos implicados en la perdida de biodiversidad observada en ambientes urbanos. Los resultados entregan evidencias sobre la importancia de procesos de dispersión local junto con el papel clave de los rasgos de historia de vida, pero en un sentido diferente al clasicamente pensado. Finalmente por medio de una revisión bibliográfica se entregan evidencias teóricas y empíricas que respaldan el rol clave de la flexibilidad del comportamiento en confrontar los desafíos de una vida urbana. La integración de estos resultados muestra cómo el pasado evolutivo contribuye a hacer frente a los retos ambientales actuales, y pone de relieve posibles consecuencias ante un planeta más cambiante que nunca.

A bi-dimensional genome scan for prolificacy traits in pigs shows the existence of multiple epistatic QTL

Background: Prolificacy is the most important trait influencing the reproductive efficiency of pig production systems. The low heritability and sex-limited expression of prolificacy have hindered to some extent the improvement of this trait through artificial selection. Moreover, the relative contributions of additive, dominant and epistatic QTL to the genetic variance of pig prolificacy remain to be defined. In this work, we have undertaken this issue by performing one-dimensional and bi-dimensional genome scans for number of piglets born alive (NBA) and total number of piglets born (TNB) in a three generation Iberian by Meishan F2 intercross. Results: The one-dimensional genome scan for NBA and TNB revealed the existence of two genome-wide highly significant QTL located on SSC13 (P < 0.001) and SSC17 (P < 0.01) with effects on both traits. This relative paucity of significant results contrasted very strongly with the wide array of highly significant epistatic QTL that emerged in the bi-dimensional genome-wide scan analysis. As much as 18 epistatic QTL were found for NBA (four at P < 0.01 and five at P < 0.05) and TNB (three at P < 0.01 and six at P < 0.05), respectively. These epistatic QTL were distributed in multiple genomic regions, which covered 13 of the 18 pig autosomes, and they had small individual effects that ranged between 3 to 4% of the phenotypic variance. Different patterns of interactions (a × a, a × d, d × a and d × d) were found amongst the epistatic QTL pairs identified in the current work.Conclusions: The complex inheritance of prolificacy traits in pigs has been evidenced by identifying multiple additive (SSC13 and SSC17), dominant and epistatic QTL in an Iberian × Meishan F2 intercross. Our results demonstrate that a significant fraction of the phenotypic variance of swine prolificacy traits can be attributed to first-order gene-by-gene interactions emphasizing that the phenotypic effects of alleles might be strongly modulated by the genetic background where they segregate.

Association of NTRK3 and its interaction with NGF suggest an altered cross-regulation of the neurotrophin signaling pathway in eating disorders

Eating disorders (EDs) are complex psychiatric diseases that include anorexia nervosa and bulimia nervosa, and have higher than 50% heritability. Previous studies have found association of BDNF and NTRK2 to ED, while animal models suggest that other neurotrophin genes might also be involved in eating behavior. We have performed a family-based association study with 151 TagSNPs covering 10 neurotrophin signaling genes: NGFB, BDNF, NTRK1, NGFR/p75, NTF4/5, NTRK2, NTF3, NTRK3, CNTF and CNTFR in 371 ED trios of Spanish, French and German origin. Besides several nominal associations, we found a strong significant association after correcting for multiple testing (P = 1.04 × 10−4) between ED and rs7180942, located in the NTRK3 gene, which followed an overdominant model of inheritance. Interestingly, HapMap unrelated individuals carrying the rs7180942 risk genotypes for ED showed higher levels of expression of NTRK3 in lymphoblastoid cell lines. Furthermore, higher expression of the orthologous murine Ntrk3 gene was also detected in the hypothalamus of the anx/anx mouse model of anorexia. Finally, variants in NGFB gene appear to modify the risk conferred by the NTRK3 rs7180942 risk genotypes (P = 4.0 × 10−5) showing a synergistic epistatic interaction. The reported data, in addition to the previous reported findings for BDNF and NTRK2, point neurotrophin signaling genes as key regulators of eating behavior and their altered cross-regulation as susceptibility factors for EDs.