Genetic discoveries of Alzheimer's disease are the drivers of our understanding, and together with polygenetic risk stratification can contribute towards planning of feasible and efficient preventive and curative clinical trials. We first perform a large genetic association study by merging all available case-control datasets and by-proxy study results (discovery n = 409,435 and validation size n = 58,190). Here, we add six variants associated with Alzheimer's disease risk (near APP, CHRNE, PRKD3/NDUFAF7, PLCG2 and two exonic variants in the SHARPIN gene). Assessment of the polygenic risk score and stratifying by APOE reveal a 4 to 5.5 years difference in median age at onset of Alzheimer's disease patients in APOE ɛ4 carriers. Because of this study, the underlying mechanisms of APP can be studied to refine the amyloid cascade and the polygenic risk score provides a tool to select individuals at high risk of Alzheimer's disease.

ABSTRACT The dopamine (DA) system, particularly D1-like DA receptors (D1DR), declines across the adult life. The functional consequences of reduced D1DR has been hypothesized to vary across life periods, but the precise timing of these periods is unknown. To examine distinct phases in age-related D1DR reductions, we studied 180 healthy adults (90 females, 20-80 years), who underwent D1DR PET assessment using [ 11 C]SCH23390. A bi-phasic pattern of age-related D1DR differences was revealed, with an inflection point at approximately 40 years of age. Notably, D1DR levels before and after the inflection showed opposing relations to neurocognitive functions, in concordance with distinct consequences of D1DR differences during development and in old age. Furthermore, D1DR reductions in later life were linked to age-related cerebrovascular consequences. These results support a distinction between D1DR reductions in early adulthood from those later in life, and suggest less dramatic and more malleable DA losses in aging than previously suggested.

The regulation of moment-to-moment neural variability may permit effective responses to changing cognitive demands. However, the mechanisms that support variability regulation are unknown. In the context of working memory, we leverage the largest available PET and fMRI dataset to jointly consider three lenses through which neural variability regulation could be understood: dopamine capacity, network-level functional integration, and flexible decision processes. We show that with greater working memory load, upregulation of variability was associated with elevated dopamine capacity and heightened functional integration, effects dominantly expressed in the striato-thalamic system rather than cortex. Strikingly, behavioral modeling revealed that working memory load evoked substantial decision biases during evidence accumulation, and those who jointly expressed a more optimal decision bias and higher dopamine capacity were most likely to upregulate striato-thalamic variability under load. We argue that the ability to align striato-thalamic variability to level of demand may be a hallmark of a well-functioning brain.

An abstract is not available for this content so a preview has been provided. As you have access to this content, a full PDF is available via the 'Save PDF' action button.

Abstract Brain iron overload and decreased integrity of the dopaminergic system have been independently reported as brain substrates of cognitive decline in aging. Dopamine (DA), and iron are co-localized in high concentrations in the striatum and prefrontal cortex (PFC), but follow opposing age-related trajectories across the lifespan. DA contributes to cellular iron homeostasis and the activation of D1-like DA receptors (D1DR) alleviates oxidative stress-induced inflammatory responses, suggesting a mutual interaction between these two fundamental components. Still, a direct in-vivo study testing the iron-D1DR relationship and their interactions on brain function and cognition across the lifespan is rare. Using PET and MRI data from the DyNAMiC study (n=180, age=20-79, %50 female), we showed that elevated iron content was related to lower D1DRs in DLPFC, but not in striatum, suggesting that dopamine-rich regions are less susceptible to elevated iron. Critically, older individuals with elevated iron and lower D1DR exhibited less frontoparietal activations during the most demanding task, which in turn was related to poorer working-memory performance. Together, our findings suggest that the combination of elevated iron load and reduced D1DR contribute to disturbed PFC-related circuits in older age, and thus may be targeted as two modifiable factors for future intervention. Highlights First study demonstrating the association between regional iron and dopamine D1DR in adult humans. The interplay between age-related elevated iron and diminished D1DR explained lower task-related brain activity, which in turn was related to poorer task performance. Our findings iron-DA coupling can help progress the understanding of the mechanisms behind DA-related neurodegeneration.

General cognitive function is a prominent human trait associated with many important life outcomes including longevity. The substantial heritability of general cognitive function is known to be polygenic, but it has had little explication in terms of the contributing genetic variants. Here, we combined cognitive and genetic data from the CHARGE and COGENT consortia, and UK Biobank (total N=280,360; age range = 16 to 102). We found 9,714 genome-wide significant SNPs (P<5 x 10-8) in 99 independent loci. Most showed clear evidence of functional importance. Among many novel genes associated with general cognitive function were SGCZ, ATXN1, MAPT, AUTS2, and P2RY6. Within the novel genetic loci were variants associated with neurodegenerative disorders, neurodevelopmental disorders, physical and psychiatric illnesses, brain structure, and BMI. Gene-based analyses found 536 genes significantly associated with general cognitive function; many were highly expressed in the brain, and associated with neurogenesis and dendrite gene sets. Genetic association results predicted up to 4% of general cognitive function variance in independent samples. There was significant genetic overlap between general cognitive function and information processing speed, as well as many health variables including longevity.