Intelligence is highly heritable1 and a major determinant of human health and well-being2. Recent genome-wide meta-analyses have identified 24 genomic loci linked to variation in intelligence3-7, but much about its genetic underpinnings remains to be discovered. Here, we present a large-scale genetic association study of intelligence (n = 269,867), identifying 205 associated genomic loci (190 new) and 1,016 genes (939 new) via positional mapping, expression quantitative trait locus (eQTL) mapping, chromatin interaction mapping, and gene-based association analysis. We find enrichment of genetic effects in conserved and coding regions and associations with 146 nonsynonymous exonic variants. Associated genes are strongly expressed in the brain, specifically in striatal medium spiny neurons and hippocampal pyramidal neurons. Gene set analyses implicate pathways related to nervous system development and synaptic structure. We confirm previous strong genetic correlations with multiple health-related outcomes, and Mendelian randomization analysis results suggest protective effects of intelligence for Alzheimer's disease and ADHD and bidirectional causation with pleiotropic effects for schizophrenia. These results are a major step forward in understanding the neurobiology of cognitive function as well as genetically related neurological and psychiatric disorders.

ABSTRACT Common SNPs are predicted to collectively explain 40-50% of phenotypic variation in human height, but identifying the specific variants and associated regions requires huge sample sizes. Here we show, using GWAS data from 5.4 million individuals of diverse ancestries, that 12,111 independent SNPs that are significantly associated with height account for nearly all of the common SNP-based heritability. These SNPs are clustered within 7,209 non-overlapping genomic segments with a median size of ~90 kb, covering ~21% of the genome. The density of independent associations varies across the genome and the regions of elevated density are enriched for biologically relevant genes. In out-of-sample estimation and prediction, the 12,111 SNPs account for 40% of phenotypic variance in European ancestry populations but only ~10%-20% in other ancestries. Effect sizes, associated regions, and gene prioritization are similar across ancestries, indicating that reduced prediction accuracy is likely explained by linkage disequilibrium and allele frequency differences within associated regions. Finally, we show that the relevant biological pathways are detectable with smaller sample sizes than needed to implicate causal genes and variants. Overall, this study, the largest GWAS to date, provides an unprecedented saturated map of specific genomic regions containing the vast majority of common height-associated variants.

Abstract Family and twin studies suggest that up to 50% of individual differences in human fertility within a population might be heritable. However, it remains unclear whether the genes associated with fertility outcomes such as number of children ever born (NEB) or age at first birth (AFB) are the same across geographical and historical environments. By not taking this into account, previous genetic studies implicitly assumed that the genetic effects are constant across time and space. We conduct a mega-analysis applying whole genome methods on 31,396 unrelated men and women from six Western countries. Across all individuals and environments, common single-nucleotide polymorphisms (SNPs) explained only ~4% of the variance in NEB and AFB. We then extend these models to test whether genetic effects are shared across different environments or unique to them. For individuals belonging to the same population and demographic cohort (born before or after the 20 th century fertility decline), SNP-based heritability was almost five times higher at 22% for NEB and 19% for AFB. We also found no evidence suggesting that genetic effects on fertility are shared across time and space. Our findings imply that the environment strongly modifies genetic effects on the tempo and quantum of fertility, that currently ongoing natural selection is heterogeneous across environments, and that gene-environment interactions may partly account for missing heritability in fertility. Future research needs to combine efforts from genetic research and from the social sciences to better understand human fertility. Authors Summary Fertility behavior – such as age at first birth and number of children – varies strongly across historical time and geographical space. Yet, family and twin studies, which suggest that up to 50% of individual differences in fertility are heritable, implicitly assume that the genes important for fertility are the same across both time and space. Using molecular genetic data (SNPs) from over 30,000 unrelated individuals from six different countries, we show that different genes influence fertility in different time periods and different countries, and that the genetic effects consistently related to fertility are presumably small. The fact that genetic effects on fertility appear not to be universal could have tremendous implications for research in the area of reproductive medicine, social science and evolutionary biology alike.

ABSTRACT Objective Some studies have suggested alterations of structural brain asymmetry in attention-deficit/hyperactivity disorder (ADHD), but findings have been contradictory and based on small samples. Here we performed the largest-ever analysis of brain left-right asymmetry in ADHD, using 39 datasets of the ENIGMA consortium. Methods We analyzed asymmetry of subcortical and cerebral cortical structures in up to 1,978 people with ADHD and unaffected 1,917 controls. Asymmetry Indexes (AIs) were calculated per participant for each bilaterally paired measure, and linear mixed effects modelling was applied separately in children, adolescents, adults, and the total sample, to test exhaustively for potential associations of ADHD with structural brain asymmetries. Results There was no evidence for altered caudate nucleus asymmetry in ADHD, in contrast to prior literature. In children, there was less rightward asymmetry of the total hemispheric surface area compared to controls ( t =2.4, P =0.019). Lower rightward asymmetry of medial orbitofrontal cortex surface area in ADHD ( t =2.4, P =0.007) was similar to a recent finding for autism spectrum disorder. There were also some differences in cortical thickness asymmetry across age groups. In adults with ADHD, globus pallidus asymmetry was altered compared to those without ADHD. However, all effects were small (Cohen’s d from −0.18 to 0.18) and would not survive study-wide correction for multiple testing. Conclusion Prior studies of altered structural brain asymmetry in ADHD were likely underpowered to detect the small effects reported here. Altered structural asymmetry is unlikely to provide a useful biomarker for ADHD, but may provide neurobiological insights into the trait.

Abstract The size of the human head is determined by growth in the first years of life, while the rest of the body typically grows until early adulthood 1 . Such complex developmental processes are regulated by various genes and growth pathways 2 . Rare genetic syndromes have revealed genes that affect head size 3 , but the genetic drivers of variation in head size within the general population remain largely unknown. To elucidate biological pathways underlying the growth of the human head, we performed the largest genome-wide association study on human head size to date (N = 79,107). We identified 67 genetic loci, 50 of which are novel, and found that these loci are preferentially associated with head size and mostly independent from height. In subsequent neuroimaging analyses, the majority of genetic variants demonstrated widespread effects on the brain, whereas the effects of 17 variants could be localized to one or two specific brain regions. Through hypothesis-free approaches, we find a strong overlap of head size variants with both cancer pathways and cancer genes. Gene set analyses showed enrichment for different types of cancer and the p53, Wnt and ErbB signalling pathway. Genes overlapping or close to lead variants – such as TP53 , PTEN and APC – were enriched for genes involved in macrocephaly syndromes (up to 37-fold) and high-fidelity cancer genes (up to 9-fold), whereas this enrichment was not seen for human height variants. This indicates that genes regulating early brain and cranial growth are associated with a propensity to neoplasia later in life, irrespective of height. Our results warrant further investigations of the link between head size and cancer, as well as its clinical implications in the general population.

Abstract Pubertal timing varies considerably and is associated with later health outcomes. We performed multi-ancestry genetic analyses on ~800,000 women, identifying 1,080 signals for age at menarche. Collectively, these explained 11% of trait variance in an independent sample. Women at the top and bottom 1% of polygenic risk exhibited ~11 and ~14-fold higher risks of delayed and precocious puberty, respectively. We identified several genes harboring rare loss-of-function variants in ~200,000 women, including variants in ZNF483 , which abolished the impact of polygenic risk. Variant-to-gene mapping approaches and mouse gonadotropin-releasing hormone neuron RNA sequencing implicated 665 genes, including an uncharacterized G-protein-coupled receptor, GPR83 , which amplified the signaling of MC3R , a key nutritional sensor. Shared signals with menopause timing at genes involved in DNA damage response suggest that the ovarian reserve might signal centrally to trigger puberty. We also highlight body size-dependent and independent mechanisms that potentially link reproductive timing to later life disease.

Despite the substantial heritability of antisocial behavior (ASB), specific genetic variants robustly associated with the trait have not been identified. The present study by the Broad Antisocial Behavior Consortium (BroadABC) meta-analyzed data from 25 discovery samples (N=85,359) and five independent replication samples (N = 8,058) with genotypic data and broad measures of ASB. We identified the first significant genetic associations with broad ASB, involving common intronic variants in the forkhead box protein P2 (FOXP2) gene (lead SNP rs12536335, P = 6.32 x 10-10). Furthermore, we observed intronic variation in Foxp2 and one of its targets (Cntnap2) distinguishing a mouse model of pathological aggression (BALB/cJ mice) from controls (the BALB/cByJ strain). The SNP-based heritability of ASB was 8.4% (s.e.= 1.2%). Polygenic-risk-score (PRS) analyses in independent samples revealed that the genetic risk for ASB was associated with several antisocial outcomes across the lifespan, including diagnosis of conduct disorder, official criminal convictions, and trajectories of antisocial development. We found substantial positive genetic correlations between ASB and depression (rg = 0.63), smoking (rg = 0.54) and insomnia (rg = 0.47) as well as negative correlations with indicators of life history (age at first birth (rg = -0.58), fathers age at death (rg = -0.54)) and years of schooling (rg = -0.46). Our findings provide a starting point towards identifying critical biosocial risk mechanisms for the development of ASB.

We conducted the first systematic text mining review of online media coverage of genome-wide association studies (GWAS) and analyzed trends in media coverage, readability, themes, and mentions of ethical, legal, and social issues (ELSI). Over 5,000 online news articles published from 2005 to 2018 all over the world were included in analyses. Our results show that while some GWAS attract a great deal of online interest many are not reported on, and that those that are covered are described in language too complex to be understood by the general public. Ethical issues are largely unaddressed, while suggestions for translation are increasing over time. Our review identifies areas that need to improve to increase the effectiveness and accuracy of the communication of genetic research findings in online media. We have also developed a website where all results described below can be explored interactively: https://jjmorosoli.shinyapps.io/newas/ .

Abstract Twin studies have found gross cerebellar volume to be highly heritable. However, whether fine‐grained regional volumes within the cerebellum are similarly heritable is still being determined. Anatomical MRI scans from two independent datasets (QTIM: Queensland Twin IMaging, N = 798, mean age 22.1 years; QTAB: Queensland Twin Adolescent Brain, N = 396, mean age 11.3 years) were combined with an optimised and automated cerebellum parcellation algorithm to segment and measure 28 cerebellar regions. We show that the heritability of regional volumetric measures varies widely across the cerebellum ( 47%–91%). Additionally, the good to excellent test–retest reliability for a subsample of QTIM participants suggests that non‐genetic variance in cerebellar volumes is due primarily to unique environmental influences rather than measurement error. We also show a consistent pattern of strong associations between the volumes of homologous left and right hemisphere regions. Associations were predominantly driven by genetic effects shared between lobules, with only sparse contributions from environmental effects. These findings are consistent with similar studies of the cerebrum and provide a first approximation of the upper bound of heritability detectable by genome‐wide association studies.

Abstract Small average differences in the left-right asymmetry of cerebral cortical thickness have been reported in individuals with autism spectrum disorder (ASD) compared to typically developing controls. Although these alterations affect multiple and widespread cortical regional asymmetries, the extent to which specific structural networks might be affected remains unknown. Inter-regional morphological covariance analysis can capture network connectivity relations between different cortical areas at the macroscale level. Here, we used cortical thickness data from 1,455 individuals with ASD and 1,560 controls, across 43 independent datasets of the ENIGMA consortium’s ASD Working Group, to assess hemispheric asymmetries of intra-individual structural covariance networks, using graph theory-based topological metrics. Compared with typical features of small-world architecture in controls, the ASD sample showed significantly altered asymmetry of hemispheric networks involving the fusiform, rostral middle frontal, and medial orbitofrontal cortex, driven by shifts toward higher randomization of the corresponding right-hemispheric networks in ASD. A network involving the superior frontal cortex showed decreased right-hemisphere randomization. Based on comparisons with meta-analyzed functional neuroimaging data, the altered connectivity asymmetry particularly affected networks that subserve working memory, executive functions, language, reading, and sensorimotor processes. Taken together, these findings provide new insights into how altered brain left-right asymmetry in ASD affects specific structural and functional brain networks. Altered asymmetrical brain development in ASD may be partly propagated among spatially distant regions through structural connectivity.