Abstract Changes in the dynamics of chromatin state that control spatiotemporal gene expression patterns are crucial during brain development. CHD3 is a chromatin remodeler that is highly expressed during neurogenesis and that functions as a core member of the NuRD complex, a large multiprotein complex mediating chromatin state. Genetic disruptions in CHD3 have been implicated in a neurodevelopmental disorder characterized by intellectual disability, macrocephaly and severe speech deficits. To study the roles of CHD3 during early human brain development, we generated induced pluripotent stem cells with heterozygous and homozygous loss-of-function mutations, differentiated them into unguided neural organoids and cortical neurons, and analyzed these by immunohistochemistry, bulk RNA-, single-cell RNA-, and ChIP-sequencing. Loss of CHD3 expression had no detectable effects on early neuroepithelium formation and organoid growth, nor did it significantly affect cell type composition or neuronal differentiation speed. Instead, upon loss of CHD3 , we observed dysregulation of genes related to axon guidance and synapse development across all datasets, identifying a novel role for the protein as a regulator that facilitates neurogenesis, in particular neuronal maturation. Our results based on genetically engineered knockout organoids pave the way for future studies modeling the neurobiological pathways affected in CHD3-related disorder.

Abstract Schizophrenia is a biologically complex disorder with multiple regional deficits in cortical brain morphology. In addition, interindividual heterogeneity of cortical morphological metrics is larger in patients with schizophrenia when compared to healthy controls. Exploiting interindividual differences in severity of cortical morphological deficits in patients instead of focusing on group averages may aid in detecting biologically informed homogeneous subgroups. The Person-Based Similarity Index (PBSI) of brain morphology indexes an individual’s morphometric similarity across numerous cortical regions amongst a sample of healthy subjects. We extended the PBSI such that it indexes morphometric similarity of an independent individual (e.g., a patient) with respect to healthy control subjects. By employing a normative modeling approach on longitudinal data, we determined an individual’s degree of morphometric dissimilarity to the norm. We calculated the PBSI for sulcal width (PBSI-SW) in patients with schizophrenia and healthy control subjects (164 patients, 164 healthy controls; 656 MRI scans) and associated it with cognitive performance and cortical sulcation index. A subgroup of patients with markedly deviant PBSI-SW showed extreme deficits in cognitive performance and cortical sulcation. Progressive reduction of PBSI-SW in the schizophrenia group relative to healthy controls was driven by these deviating individuals. By explicitly leveraging interindividual differences in severity of PBSI-SW deficits, neuroimaging-driven subgrouping of patients is feasible. As such, our results pave the way for future applications of morphometric similarity indices for subtyping of clinical populations.

Early-life musical engagement is an understudied but developmentally important and heritable precursor of later (social) communication and language abilities. This study aims to uncover the aetiological mechanisms linking musical to communication abilities. We derived polygenic scores (PGS) for self-reported beat synchronisation abilities (PGS

Abstract Sex differences in development and aging of human sulcal morphology have been understudied. We charted sex differences in trajectories and inter-individual variability of global sulcal depth, width, and length, pial surface area, exposed (hull) gyral surface area, unexposed sulcal surface area, cortical thickness, and cortex volume across the lifespan in a longitudinal sample (700 scans, 194 participants two scans, 104 three scans, age range: 16-70 years) of neurotypical males and females. After adjusting for brain volume, females had thicker cortex and steeper thickness decline until age 40 years; trajectories converged thereafter. Across sexes, sulcal shortening was faster before age 40, while sulcal shallowing and widening were faster thereafter. While hull area remained stable, sulcal surface area declined and was more strongly associated with sulcal shortening than with sulcal shallowing and widening. Males showed greater variability for cortex volume and thickness and lower variability for sulcal width. Across sexes, variability decreased with age for all measures except for cortical volume and thickness. Our findings highlight the association between loss of sulcal area, notably through sulcal shortening, with cortex volume loss. Studying sex differences in lifespan trajectories may improve knowledge of individual differences in brain development and the pathophysiology of neuropsychiatric conditions.