Abstract Genome-wide association (GWA) studies have uncovered DNA variants associated with individual differences in general cognitive ability ( g ), but these are far from capturing heritability estimates obtained from twin studies. A major barrier to finding more of this ‘missing heritability’ is assessment – the use of diverse measures across GWA studies as well as time and cost of assessment. In a series of four studies, we created a 15-minute (40-item), online, gamified measure of g that is highly reliable (alpha = .78; two-week test-retest reliability = .88), psychometrically valid and scalable; we called this new measure Pathfinder. In a fifth study, we administered this measure to 4,751 young adults from the Twins Early Development Study. This novel g measure, which also yields reliable verbal and nonverbal scores, correlated substantially with standard measures of g collected at previous ages (r ranging from .42 at age 7 to .57 at age 16). Pathfinder showed substantial twin heritability (.57, 95% CIs = .43, .68) and SNP heritability (.37, 95% CIs = .04, .70). A polygenic score computed from GWA studies of five cognitive and educational traits accounted for 12% of the variation in g , the strongest DNA-based prediction of g to date. Widespread use of this engaging new measure will advance research not only in genomics but throughout the biological, medical, and behavioural sciences.

Abstract Background Diverse behaviour problems in childhood correlate phenotypically, suggesting a general dimension of psychopathology that has been called the p factor. The shared genetic architecture between childhood psychopathology traits also supports a genetic p. This study systematically investigates the manifestation of this common dimension across self-, parent- and teacher-rated measures in childhood and adolescence. Methods The sample included 7,026 twin pairs from the Twins Early Development Study (TEDS). First, we employed multivariate twin models to estimate common genetic and environmental influences on p based on diverse measures of behaviour problems rated by children, parents and teachers at ages 7, 9, 12 and 16 (depressive symptoms, emotional problems, peer problems, autistic symptoms, hyperactivity, antisocial, conduct and psychopathic symptoms). Second, to assess the stability of genetic and environmental influences on p across time, we conducted longitudinal twin modelling of the first phenotypic principal components of childhood psychopathological measures across each of the four ages. Third, we created a genetic p factor in 7,026 unrelated genotyped individuals based on eight polygenic scores for adult psychiatric disorders to estimate how a general polygenic predisposition to adult psychiatric disorders relates to childhood p. Results Behaviour problems were consistently correlated phenotypically and genetically across ages and raters. The p factor is substantially heritable (50-60%), and manifests consistently across diverse ages and raters. Genetic correlations of p components across childhood and adolescence suggest stability over time (49-78%). A polygenic general psychopathology factor, derived from studies of adult psychiatric disorders consistently predicted a general phenotypic p factor across development. Conclusions Diverse forms of psychopathology consistently load on a common p factor, which is highly heritable. There are substantial genetic influences on the stability of p across childhood. Our analyses indicate genetic overlap between general risk for psychiatric disorders in adulthood and p in childhood, even as young as age 7. The p factor has far-reaching implications for genomic research and, eventually, for diagnosis and treatment of behaviour problems.

Abstract In the 21 st century, emerging adulthood has stretched from the late teens through the twenties. Although this extended transition to adulthood can create stress, it can also offer opportunities to explore vocations and relationships that provide a better fit to individuals’ proclivities, including their genetic propensities. Here we report the results of the first systematic investigation of genetic and environmental influences on 57 psychological traits covering major issues in emerging adulthood such as aspirations, thoughts and attitudes, relationships and personality. We also investigate how these traits relate to physical and mental health, educational attainment and wellbeing using a sample of nearly 5000 pairs of UK twins aged 21-25 from the Twins Early Development Study. All 57 traits showed significant genetic influence, with an average heritability of 34% (SNP heritability ∼10%). Most of the variance (59% on average) was explained by non-shared environmental influences. These diverse traits were associated with mental health (average correlation .20), wellbeing (.16), physical health (.12) and educational attainment (.06). Shared genetic factors explained the majority of these correlations (∼50%). Together, these emerging adulthood traits explained on average 30% of the variance in the outcomes (range = 8 to 69%), suggesting that these traits relate to the outcomes additively. We conclude that the environmental uncertainties of emerging adulthood in the 21 st century do not diminish the importance of genetics. As adolescents travel down long and winding roads to adulthood, their trip is substantially influenced by genetic proclivities that nudge them down different paths leading to different destinations.

Background: Human aggressive behavior (AGG) has a substantial genetic component. Here we present a large genome-wide association meta-analysis (GWAMA) of childhood AGG. Methods: We analyzed assessments of AGG for a total of 328,935 observations from 87,485 children (aged 1.5 - 18 years), from multiple assessors, instruments, and ages, while accounting for sample overlap. We performed an overall analysis and meta-analyzed subsets of the data within rater, instrument, and age. Results: Heritability based on the overall meta-analysis (AGGall) that could be attributed to Single Nucleotide Polymorphisms (SNPs) was 3.31% (SE=0.0038). No single SNP reached genome-wide significance, but gene-based analysis returned three significant genes: ST3GAL3 (P=1.6E-06), PCDH7 (P=2.0E-06) and IPO13 (P=2.5E-06). All three genes have previously been associated with educational traits. Polygenic scores based on our GWAMA significantly predicted aggression in a holdout sample of children and in retrospectively assessed childhood aggression. We obtained moderate-to-strong genetic correlations (r\_g's) with selected phenotypes from multiple domains, but hardly with any of the classical biomarkers thought to be associated with AGG. Significant genetic correlations were observed with most psychiatric and psychological traits (range.|r\_g |:.0.19 - 1.00), except for obsessive-compulsive disorder. Aggression had a negative genetic correlation (r\_g=~-0.5) with cognitive traits and age at first birth. Aggression was strongly genetically correlated with smoking phenotypes (range.|r\_g |:.0.46 - 0.60). Genetic correlations between AGG and psychiatric disorders were strongest for mother- and self-reported AGG. Conclusions: The current GWAMA of childhood aggression provides a powerful tool to interrogate the genetic etiology of AGG by creating individual polygenic scores and genetic correlations with psychiatric traits.### Competing Interest StatementMiquel Casas has received travel grants and research support from Eli Lilly and Co., Janssen-Cilag, Shire and Lundbeck and served as consultant for Eli Lilly and Co., Janssen-Cilag, Shire and Lundbeck. Josep Antoni Ramos Quiroga was on the speakers’ bureau and/or acted as consultant Eli-Lilly, Janssen-Cilag, Novartis, Shire, Lundbeck, Almirall, Braingaze, Sincrolab, Medicine, Exeltis and Rubió in the last 5 years. He also received travel awards (air tickets + hotel) for taking part in psychiatric meetings from Janssen-Cilag, Rubió, Shire, Medice and Eli-Lilly. The Department of Psychiatry chaired by him received unrestricted educational and research support from the following companies in the last 5 years: Eli-Lilly, Lundbeck, Janssen-Cilag, Actelion, Shire, Ferrer, Oryzon, Roche, Psious, and Rubió.

Polygenic scores are increasingly powerful predictors of educational achievement. It is unclear, however, how sets of polygenic scores, which partly capture environmental effects, perform jointly with sets of environmental measures, which are themselves heritable, in prediction models of educational achievement. Here, for the first time, we systematically investigate gene-environment correlation (rGE) and interaction (GxE) in the joint analysis of multiple genome-wide polygenic scores (GPS) and multiple environmental measures as they predict tested educational achievement (EA). We predict EA in a representative sample of 7,026 16-year-olds, with 20 GPS for psychiatric, cognitive and anthropometric traits, and 13 environments (including life events, home environment, and SES) measured earlier in life. Environmental and GPS predictors were modelled, separately and jointly, in penalized regression models with out-of-sample comparisons of prediction accuracy, considering the implications that their interplay had on model performance. Jointly modelling multiple GPS and environmental factors significantly improved prediction of EA, with cognitive-related GPS adding unique independent information beyond SES, home environment and life events. We found evidence for rGE underlying variation in EA (rGE = .36; 95% CIs = .29, .43). We estimated that 38% (95% CIs = 29%, 49%) of the GPS effects on EA were mediated by environmental effects, and in turn that 18% (95% CIs =12%, 25%) of environmental effects were accounted for by the GPS model. Lastly, we did not find evidence that GxE effects collectively contributed to multivariable prediction. Our multivariable polygenic and environmental prediction model suggests widespread rGE and unsystematic GxE contributions to EA in adolescence.

Abstract Noncognitive skills such as motivation and self-regulation, predict academic achievement beyond cognitive skills. However, the role of genetic and environmental factors and of their interplay in these developmental associations remains unclear. We provide a comprehensive account of how cognitive and noncognitive skills contribute to academic achievement from ages 7 to 16 in a sample of >10,000 children from England and Wales. Results indicated that noncognitive skills become increasingly predictive of academic achievement across development. Triangulating genetic methods, including twin analyses and polygenic scores (PGS), we found that the contribution of noncognitive genetics to academic achievement becomes stronger over development. The PGS for noncognitive skills predicted academic achievement developmentally, with prediction nearly doubling by age 16, pointing to gene-environment correlation (rGE). Within-family analyses indicated both passive and active/evocative rGE processes driven by noncognitive genetics. By studying genetic effects through a developmental lens, we provide novel insights into the role of noncognitive skills in academic development.

Abstract Background The number of words children produce (expressive vocabulary) and understand (receptive vocabulary) changes rapidly during early development, partially due to genetic factors, although mechanisms are not well understood. Here, we performed a meta-genome-wide association study within the EAGLE consortium and investigated polygenic overlap with later-life traits, including Attention-Deficit/Hyperactivity Disorder (ADHD) and cognition. Methods We studied 37,913 parent-reported vocabulary size measures (English, Dutch, Danish) for 17,298 children of European descent. Meta-analyses were performed for early-phase expressive (infancy, 15-18 months), late-phase expressive (toddlerhood, 24-38 months) and late-phase receptive (toddlerhood, 24-38 months) vocabulary. Subsequently, we estimated Single-Nucleotide Polymorphism heritability (SNP-h 2 ), genetic correlations (r g ) and modelled underlying genetic factor structures with multivariate models. Results Contributions of common genetic variation to early-life vocabulary were modest (SNP-h 2 : 0.08(SE=0.01) to 0.24(SE=0.03)) and multi-factorial. Genetic overlap between infant expressive and toddler receptive vocabulary was near zero (r g =0.07(SE=0.10)), although both measures were genetically related to toddler expressive vocabulary (r g =0.69(SE=0.14) and r g =0.67(SE=0.16), respectively). Consistently, polygenic association patterns with later-life traits differed: Genetic links with cognition emerged only in toddlerhood (e.g. toddler receptive vocabulary and intelligence: r g =0.36(SE=0.12)), despite comparable study power for infant measures. Furthermore, increased polygenic ADHD risk was associated with larger infant expressive vocabulary (r g =0.23(SE=0.08)), as confirmed by ADHD-symptom-based follow-up analyses in the Avon Longitudinal Study of Parents and Children (ALSPAC-r g =0.54(SE=0.26)). Genetic relationships with toddler receptive vocabulary were, however, opposite (ALSPAC-r g =-0.74(SE=0.23)), highlighting developmental changes in genetic architectures. Conclusions Multiple genetic components contribute to early-life vocabulary development, shaping polygenic association patterns with later-life ADHD symptoms and cognition.