Rare recurrent copy number variants (CNVs) at chromosomal loci 22q11.2 and 16p11.2 are genetic disorders with lifespan risk for neuropsychiatric disorders. Microdeletions and duplications are associated with neurocognitive deficits, yet few studies compared these groups using the same measures to address confounding measurement differences. We report a prospective international collaboration applying the same computerized neurocognitive assessment, the Penn Computerized Neurocognitive Battery (CNB), administered in a multi-site study on rare genomic disorders: 22q11.2 deletions (n = 492); 22q11.2 duplications (n = 106); 16p11.2 deletion (n = 117); and 16p11.2 duplications (n = 46). Domains examined include executive functions, episodic memory, complex cognition, social cognition, and psychomotor speed. Accuracy and speed for each domain were included as dependent measures in a mixed-model repeated measures analysis. Locus (22q11.2, 16p11.2) and Copy number (deletion/duplication) were grouping factors and Measure (accuracy, speed) and neurocognitive domain were repeated measures factors, with Sex and Site as covariates. We also examined correlation with IQ. We found a significant Locus × Copy number × Domain × Measure interaction (p = 0.0004). 22q11.2 deletions were associated with greater performance accuracy deficits than 22q11.2 duplications, while 16p11.2 duplications were associated with greater specific deficits than 16p11.2 deletions. Duplications at both loci were associated with reduced speed compared to deletions. Performance profiles differed among the groups with particularly poor memory performance of the 22q11.2 deletion group while the 16p11.2 duplication group had greatest deficits in complex cognition. Average accuracy on the CNB was moderately correlated with Full Scale IQ. Deletions and duplications of 22q11.2 and 16p11.2 have differential effects on accuracy and speed of neurocognition indicating locus specificity of performance profiles. These profile differences can help inform mechanistic substrates to heterogeneity in presentation and outcome, and can only be established in large-scale international consortia using the same neurocognitive assessment. Future studies could aim to link performance profiles to clinical features and brain function.

Genetic copy number variants (CNVs; i.e., a deletion or duplication) at the 22q11.2 locus confer increased risk of neuropsychiatric disorders and immune dysfunction. Inflammatory profiles of 22q11.2 CNV carriers can shed light on gene-immune relationships that may be related to neuropsychiatric symptoms. However, little is known about inflammation and its relationship to clinical phenotypes in 22q11.2 CNV carriers. Here, we investigate differences in peripheral inflammatory markers in 22q11.2 CNV carriers and explore their relationship with psychosis risk symptoms and sleep disturbance.

Abstract Background 22q11.2 Deletion Syndrome (22qDel) is a copy number variant (CNV) associated with psychosis and other neurodevelopmental disorders. Adolescents at clinical high risk for psychosis (CHR) have subthreshold psychosis symptoms without known genetic risk factors. Whether common neural substrates underlie these distinct high-risk populations is unknown. We compared functional brain measures in 22qDel and CHR cohorts and mapped results to biological pathways. Methods We analyzed two large multi-site cohorts with resting-state functional MRI (rs-fMRI): 1) 22qDel (n=164, 47% female) and typically developing (TD) controls (n=134, 56% female); 2) CHR individuals (n=244, 41% female) and TD controls (n=151, 46% female) from the North American Prodrome Longitudinal Study-2. We computed global brain connectivity (GBC), local connectivity (LC), and brain signal variability (BSV) across cortical regions, testing case-control differences for 22qDel and CHR separately. Group difference maps were related to published brain maps using autocorrelation-preserving permutation. Results BSV, LC, and GBC are significantly disrupted in 22qDel compared with TD controls (False Discovery Rate q<0.05). Spatial maps of BSV and LC differences are highly correlated with each other, unlike GBC. In CHR, only LC is significantly altered versus controls, with a different spatial pattern compared to 22qDel. Group differences map onto biological gradients, with 22qDel effects strongest in regions with high predicted blood flow and metabolism. Conclusion 22qDel and CHR exhibit divergent effects on fMRI temporal variability and multi-scale functional connectivity. In 22qDel, strong and convergent disruptions in BSV and LC not seen in CHR individuals suggest distinct functional brain alterations.

Abstract Background 22q11.2 Deletion Syndrome (22qDel) is a genetic Copy Number Variant (CNV) that strongly increases risk for schizophrenia and other neurodevelopmental disorders. Disrupted functional connectivity between the thalamus and somatomotor/frontoparietal cortex has been implicated in cross-sectional studies of 22qDel, idiopathic schizophrenia, and youth at clinical high risk (CHR) for psychosis. Here, we use a novel functional atlas approach to investigate longitudinal age-related changes in network-specific thalamocortical functional connectivity (TCC) in 22qDel and typically developing (TD) controls. Methods TCC was calculated for nine functional networks derived from resting-state functional magnetic resonance imaging (rs-fMRI) scans collected from n=65 22qDel participants (63.1% female) and n=69 demographically matched TD controls (49.3% female), ages 6 to 23 years. Analyses included 86 longitudinal follow-up scans. Non-linear age trajectories were characterized with general additive mixed models (GAMMs). Results In 22qDel, TCC in the frontoparietal network increases until approximately age 13, while somatomotor and cingulo-opercular TCC decrease from age 6 to 23. In contrast, no significant relationships between TCC and age were found in TD controls. Somatomotor connectivity in 22qDel is significantly higher than TD in childhood, but lower in late adolescence. Frontoparietal TCC shows the opposite pattern. Conclusions 22qDel is associated with aberrant development of functional network connectivity between the thalamus and cortex. Younger individuals with 22qDel have lower frontoparietal connectivity and higher somatomotor connectivity than controls, but this phenotype may normalize or partially reverse by early adulthood. Altered maturation of this circuitry may underlie elevated neuropsychiatric disease risk in this syndrome.

The 22q11.2 locus contains genes critical for brain development. Reciprocal Copy Number Variations (CNVs) at this locus impact risk for neurodevelopmental and psychiatric disorders. Both 22q11.2 deletions (22qDel) and duplications (22qDup) are associated with autism, but 22qDel uniquely elevates schizophrenia risk. Understanding brain phenotypes associated with these highly penetrant CNVs can provide insights into genetic pathways underlying neuropsychiatric disorders. Human neuroimaging and animal models indicate subcortical brain alterations in 22qDel, yet little is known about developmental differences across specific nuclei between reciprocal 22q11.2 CNV carriers and typically developing (TD) controls. We conducted a longitudinal MRI study in 22qDel (n=96, 53.1% female), 22qDup (n=37, 45.9% female), and TD controls (n=80, 51.2% female), across a wide age range (5.5-49.5 years). Volumes of the thalamus, hippocampus, amygdala, and anatomical subregions were estimated using FreeSurfer, and the effect of 22q11.2 gene dosage was examined using linear mixed models. Age-related changes were characterized with general additive mixed models (GAMMs). Positive gene dosage effects (22qDel < TD < 22qDup) were observed for total intracranial and whole hippocampus volumes, but not whole thalamus or amygdala volumes. Several amygdala subregions exhibited similar positive effects, with bi-directional effects found across thalamic nuclei. Distinct age-related trajectories were observed across the three groups. Notably, both 22qDel and 22qDup carriers exhibited flattened development of hippocampal CA2/3 subfields relative to TD controls. This study provides novel insights into the impact of 22q11.2 CNVs on subcortical brain structures and their developmental trajectories.

22q11.2 Deletion Syndrome (22qDel) is a copy number variant (CNV) associated with psychosis and other neurodevelopmental disorders. Adolescents at clinical high risk for psychosis (CHR) are identified based on the presence of subthreshold psychosis symptoms. Whether common neural substrates underlie these distinct high-risk populations is unknown. We compared functional brain measures in 22qDel and CHR cohorts and mapped results to biological pathways.