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 The use of spoken and written language is a capacity that is unique to humans. Individual differences in reading- and language-related skills are influenced by genetic variation, with twin-based heritability estimates of 30-80%, depending on the trait. The relevant genetic architecture is complex, heterogeneous, and multifactorial, and yet to be investigated with well-powered studies. Here, we present a multicohort genome-wide association study (GWAS) of five traits assessed individually using psychometric measures: word reading, nonword reading, spelling, phoneme awareness, and nonword repetition, with total sample sizes ranging from 13,633 to 33,959 participants aged 5-26 years (12,411 to 27,180 for those with European ancestry, defined by principal component analyses). We identified a genome-wide significant association with word reading (rs11208009, p=1.098 × 10 −8 ) independent of known loci associated with intelligence or educational attainment. All five reading-/language-related traits had robust SNP-heritability estimates (0.13–0.26), and genetic correlations between them were modest to high. Using genomic structural equation modelling, we found evidence for a shared genetic factor explaining the majority of variation in word and nonword reading, spelling, and phoneme awareness, which only partially overlapped with genetic variation contributing to nonword repetition, intelligence and educational attainment. A multivariate GWAS was performed to jointly analyse word and nonword reading, spelling, and phoneme awareness, maximizing power for follow-up investigation. Genetic correlation analysis of multivariate GWAS results with neuroimaging traits identified association with cortical surface area of the banks of the left superior temporal sulcus, a brain region with known links to processing of spoken and written language. Analysis of evolutionary annotations on the lineage that led to modern humans showed enriched heritability in regions depleted of Neanderthal variants. Together, these results provide new avenues for deciphering the biological underpinnings of these uniquely human traits.

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.

Insomnia is the second-most prevalent mental disorder, with no sufficient treatment available. Despite a substantial role of genetic factors, only a handful of genes have been implicated and insight into the associated neurobiological pathways remains limited. Here, we use an unprecedented large genetic association sample (N=1,331,010) to allow detection of a substantial number of genetic variants and gain insight into biological functions, cell types and tissues involved in insomnia. We identify 202 genome-wide significant loci implicating 956 genes through positional, eQTL and chromatin interaction mapping. We show involvement of the axonal part of neurons, of specific cortical and subcortical tissues, and of two specific cell-types in insomnia: striatal medium spiny neurons and hypothalamic neurons. These cell-types have been implicated previously in the regulation of reward processing, sleep and arousal in animal studies, but have never been genetically linked to insomnia in humans. We found weak genetic correlations with other sleep-related traits, but strong genetic correlations with psychiatric and metabolic traits. Mendelian randomization identified causal effects of insomnia on specific psychiatric and metabolic traits. Our findings reveal key brain areas and cells implicated in the neurobiology of insomnia and its related disorders, and provide novel targets for treatment.

Variance in IQ is associated with a wide range of health outcomes, and 1% of the population are affected by intellectual disability. Despite a century of research, the fundamental neural underpinnings of intelligence remain unclear. We integrate results from genome-wide association studies (GWAS) of intelligence with brain tissue and single cell gene expression data to identify tissues and cell types associated with intelligence. GWAS data for IQ (N = 78,308) were meta-analyzed with an extreme-trait cohort of 1,247 individuals with mean IQ ~170 and 8,185 controls. Genes associated with intelligence implicate pyramidal neurons of the somatosensory cortex and CA1 region of the hippocampus, and midbrain embryonic GABAergic neurons. Tissue-specific analyses find the most significant enrichment for frontal cortex brain expressed genes. These results suggest specific neuronal cell types and genes may be involved in intelligence and provide new hypotheses for neuroscience experiments using model systems.