Abstract Objectives ULK4 is an established candidate gene for mental disorders and antipsychotic treatment response and codes for a serine/threonine kinase that regulates the neural stem cell pool and controls cortex development. We investigated the effects of functional genetic variation at the ULK4 locus on the human extended dopaminergic reward system using functional magnetic resonance imaging (fMRI) during performance of a well-established reward paradigm. Methods 234 study participants with functional neuroimaging (fMRI) data of the extended reward system and with ULK4 genotype data were included in this study. Effects of genetic variation in the ULK4 gene on reward system functioning were determined using the Desire-Reason-Dilemma (DRD) paradigm which allows to assess brain activation in response to conditioned reward stimuli (Diekhof et al. 2010). Results Among common missense variants of the ULK4 gene, variant prioritization revealed strongest functional signatures for variant rs17215589, coding for amino acid exchange Ala715Thr. For rs17215589 minor allele carriers, we detected increased activation responses to conditioned reward stimuli in the ventral tegmental area, the nucleus accumbens and several cortical brain regions of the extended reward system. Conclusions Our findings provide further evidence in humans that genetic variation in ULK4 may increase the vulnerability to mental disorders by modulating the function of the extended reward system. Future studies are needed to confirm the functional modulation of the extended reward system by ULK4 and to specify the role of this mechanism in the pathogenesis of psychiatric disorders.

ABSTRACT Reward system dysfunction is implicated in the pathogenesis of major psychiatric disorders. We conducted a genome-wide association study (GWAS) to identify genes that influence activation strength of brain regions within the extended reward system in humans. A large homogeneous sample of 214 participants was genotyped and underwent functional magnetic resonance imaging (fMRI). All subjects performed the ‘desire-reason dilemma’ (DRD) paradigm allowing systematic investigation of systems-level mechanisms of reward processing in humans. As a main finding, we identified the single nucleotide variant rs113408797 in the DnaJ Heat Shock Protein Family Member C13 gene ( DNAJC13 , alias RME-8), that strongly influenced the activation of the ventral tegmental area (VTA; p = 2.50E-07) and the nucleus accumbens (NAcc; p = 5.31E-05) in response to conditioned reward stimuli. Moreover, haplotype analysis assessing the information across the entire DNAJC13 locus demonstrated an impact of a five-marker haplotype on VTA activation (p = 3.21E-07), which further corroborates a link between this gene and reward processing. The present findings provide first direct empirical evidence that genetic variation of DNAJC13 influences neural responses within the extended reward system to conditioned stimuli. Further studies are required to investigate the role of this gene in the pathogenesis and pathophysiology of neuropsychiatric disorders.

Abstract Background The German multicenter research consortium BipoLife aims to investigate the mechanisms underlying bipolar disorders. It focuses in particular on people at high risk of developing the disorder and young patients in the early stages of the disease. Functional and structural magnetic resonance imaging (MRI) data was collected in all participating centers. The collection of neuroimaging data in a longitudinal, multicenter study requires the implementation of a comprehensive quality assurance (QA) protocol. Here, we outline this protocol and illustrate its application within the BipoLife consortium. Methods The QA protocol consisted of (1) a training of participating research staff, (2) regular phantom measurements to evaluate the MR scanner performance and its temporal stability across the course of the study, and (3) the assessment of the quality of human MRI data by evaluating a variety of image metrics (e.g., signal-to-noise ratio, ghosting level). In this article, we will provide an overview on these QA procedures and show exemplarily the influence of its application on the results of standard neuroimaging analysis pipelines. Discussion The QA protocol helped to characterize the various MR scanners, to record their performance over the course of the study and to detect possible malfunctions at an early stage. It also assessed the quality of the human MRI data systematically to characterize its influence on various analyses. Furthermore, by setting up and publishing this protocol, we define standards that must be considered when analyzing data from the BipoLife consortium. It further promotes a systematic evaluation of data quality and a definition of subject inclusion criteria. In the long term, it will help to increase the chance of achieving clinically relevant results.