The mammalian cerebral cortex shows functional specialization into regions with distinct neuronal compositions, most strikingly in the human brain, but little is known in about how cellular lineages shape cortical regional variation and neuronal cell types during development. Here, we use somatic single nucleotide variants (sSNVs) to map lineages of neuronal sub-types and cortical regions. Early-occurring sSNVs rarely respect Brodmann area (BA) borders, while late-occurring sSNVs mark neuron-generating clones with modest regional restriction, though descendants often dispersed into neighboring BAs. Nevertheless, in visual cortex, BA17 contains 30-70% more sSNVs compared to the neighboring BA18, with clones across the BA17/18 border distributed asymmetrically and thus displaying different cortex-wide dispersion patterns. Moreover, we find that excitatory neuron-generating clones with modest regional restriction consistently share low-mosaic sSNVs with some inhibitory neurons, suggesting significant cogeneration of excitatory and some inhibitory neurons in the dorsal cortex. Our analysis reveals human-specific cortical cell lineage patterns, with both regional inhomogeneities in progenitor proliferation and late divergence of excitatory/inhibitory lineages.

Although mutations in dozens of genes have been implicated in familial forms of amyotrophic lateral sclerosis (fALS) and frontotemporal degeneration (fFTD), most cases of these conditions are sporadic (sALS and sFTD), with no family history, and their etiology remains obscure. We tested the hypothesis that somatic mosaic mutations, present in some but not all cells, might contribute in these cases, by performing ultra-deep, targeted sequencing of 88 genes associated with neurodegenerative diseases in postmortem brain and spinal cord samples from 404 individuals with sALS or sFTD and 144 controls. Known pathogenic germline mutations were found in 20.6% of ALS, and 26.5% of FTD cases. Predicted pathogenic somatic mutations in ALS/FTD genes were observed in 2.7% of sALS and sFTD cases that did not carry known pathogenic or novel germline mutations. Somatic mutations showed low variant allele fraction (typically <2%) and were often restricted to the region of initial discovery, preventing detection through genetic screening in peripheral tissues. Damaging somatic mutations were preferentially enriched in primary motor cortex of sALS and prefrontal cortex of sFTD, mirroring regions most severely affected in each disease. Somatic mutation analysis of bulk RNA-seq data from brain and spinal cord from an additional 143 sALS cases and 23 controls confirmed an overall enrichment of somatic mutations in sALS. Two adult sALS cases were identified bearing pathogenic somatic mutations in DYNC1H1 and LMNA, two genes associated with pediatric motor neuron degeneration. Our study suggests that somatic mutations in fALS/fFTD genes, and in genes associated with more severe diseases in the germline state, contribute to sALS and sFTD, and that mosaic mutations in a small fraction of cells in focal regions of the nervous system can ultimately result in widespread degeneration.