Genetic influences on psychiatric disorders transcend diagnostic boundaries, suggesting substantial pleiotropy of contributing loci. However, the nature and mechanisms of these pleiotropic effects remain unclear. We performed analyses of 232,964 cases and 494,162 controls from genome-wide studies of anorexia nervosa, attention-deficit/hyperactivity disorder, autism spectrum disorder, bipolar disorder, major depression, obsessive-compulsive disorder, schizophrenia, and Tourette syndrome. Genetic correlation analyses revealed a meaningful structure within the eight disorders, identifying three groups of inter-related disorders. Meta-analysis across these eight disorders detected 109 loci associated with at least two psychiatric disorders, including 23 loci with pleiotropic effects on four or more disorders and 11 loci with antagonistic effects on multiple disorders. The pleiotropic loci are located within genes that show heightened expression in the brain throughout the lifespan, beginning prenatally in the second trimester, and play prominent roles in neurodevelopmental processes. These findings have important implications for psychiatric nosology, drug development, and risk prediction.

& In the course of daily living, humans frequently encounter situations in which a motor activity, once initiated, becomes unnecessary or inappropriate.Under such circumstances, the ability to inhibit motor responses can be of vital importance.Although the nature of response inhibition has been studied in psychology for several decades, its neural basis remains unclear.Using transcranial magnetic stimulation, we found that temporary deactivation of the pars opercularis in the right inferior frontal gyrus selectively impairs the ability to stop an initiated action.Critically, deactivation of the same region did not affect the ability to execute responses, nor did it influence physiological arousal.These findings confirm and extend recent reports that the inferior frontal gyrus is vital for mediating response inhibition.&

Intra-individual performance variability may be an important index of the efficiency with which executive control processes are implemented, Lesion studies suggest that damage to the frontal lobes is accompanied by an increase in such variability. Here we sought for the first time to investigate how the functional neuroanatomy of executive control is modulated by performance variability in healthy subjects by using an event-related functional magnetic resonance imaging (ER-fMRI) design and a Go/No-go response inhibition paradigm. Behavioural results revealed that individual differences in Go response time variability were a strong predictor of inhibitory success and that differences in mean Go response time could not account for this effect. Task-related brain activation was positively correlated with intra-individual variability within a distributed inhibitory network consisting of bilateral middle frontal areas and right inferior parietal and thalamic regions. Both the behavioural and fMRI data are consistent with the interpretation that those subjects with relatively higher intra-individual variability activate inhibitory regions to a greater extent, perhaps reflecting a greater requirement for top-down executive control in this group, a finding that may be relevant to disorders of executive/attentional control.

Abstract Error‐processing research has demonstrated that the brain uses a specialized neural network to detect errors during task performance but the brain regions necessary for conscious awareness of an error are poorly understood. In the present study we show that two well‐known error‐related event‐related potential (ERP) components, the error‐related negativity (ERN) and error positivity (Pe) have a differential relationship with awareness during performance of a manual response inhibition task optimized to examine error awareness. While the ERN was unaffected by the participants' conscious experience of errors, the Pe was only seen when participants were aware of committing an error. Source localization of these components indicated that the ERN was generated by a caudal region of the anterior cingulate cortex (ACC) while the Pe was associated with contributions from a more anterior ACC region and the posterior cingulate–precuneus. Tonic EEG measures of cortical arousal were correlated with individual rates of error awareness and showed a specific relationship with the amplitude of the Pe. The latter finding is consistent with evidence that the Pe represents a P3‐like facilitation of information processing modulated by subcortical arousal systems. Our data suggest that the ACC might participate in both preconscious and conscious error detection and that cortical arousal provides a necessary setting condition for error awareness. These findings may be particularly important in the context of clinical studies in which a proper understanding of self‐monitoring deficits requires an explicit measurement of error awareness.

Objective: Neuroimaging studies show structural alterations of various brain regions in children and adults with attention deficit hyperactivity disorder (ADHD), although nonreplications are frequent. The authors sought to identify cortical characteristics related to ADHD using large-scale studies. Methods: Cortical thickness and surface area (based on the Desikan–Killiany atlas) were compared between case subjects with ADHD (N=2,246) and control subjects (N=1,934) for children, adolescents, and adults separately in ENIGMA-ADHD, a consortium of 36 centers. To assess familial effects on cortical measures, case subjects, unaffected siblings, and control subjects in the NeuroIMAGE study (N=506) were compared. Associations of the attention scale from the Child Behavior Checklist with cortical measures were determined in a pediatric population sample (Generation-R, N=2,707). Results: In the ENIGMA-ADHD sample, lower surface area values were found in children with ADHD, mainly in frontal, cingulate, and temporal regions; the largest significant effect was for total surface area (Cohen’s d=−0.21). Fusiform gyrus and temporal pole cortical thickness was also lower in children with ADHD. Neither surface area nor thickness differences were found in the adolescent or adult groups. Familial effects were seen for surface area in several regions. In an overlapping set of regions, surface area, but not thickness, was associated with attention problems in the Generation-R sample. Conclusions: Subtle differences in cortical surface area are widespread in children but not adolescents and adults with ADHD, confirming involvement of the frontal cortex and highlighting regions deserving further attention. Notably, the alterations behave like endophenotypes in families and are linked to ADHD symptoms in the population, extending evidence that ADHD behaves as a continuous trait in the population. Future longitudinal studies should clarify individual lifespan trajectories that lead to nonsignificant findings in adolescent and adult groups despite the presence of an ADHD diagnosis.

The extent to which changes in brain activity can foreshadow human error is uncertain yet has important theoretical and practical implications. The present study examined the temporal dynamics of electrocortical signals preceding a lapse of sustained attention. Twenty-one participants performed a continuous temporal expectancy task, which involved continuously monitoring a stream of regularly alternating patterned stimuli to detect a rarely occurring target stimulus whose duration was 40% longer. The stimulus stream flickered at a rate of 25 Hz to elicit a steady-state visual-evoked potential (SSVEP), which served as a continuous measure of basic visual processing. Increasing activity in the alpha band (8-14 Hz) was found beginning approximately 20 s before a missed target. This was followed by decreases in the amplitude of two event-related components over a short pretarget time frame: the frontal P3 (3-4 s) and contingent-negative variation (during the target interval). In contrast, SSVEP amplitude before hits and misses was closely matched, suggesting that the efficacy of ongoing basic visual processing was unaffected. Our results show that the specific neural signatures of attentional lapses are registered in the EEG up to 20 s before an error.

Brain network hubs are both highly connected and highly inter-connected, forming a critical communication backbone for coherent neural dynamics. The mechanisms driving this organization are poorly understood. Using diffusion-weighted imaging in twins, we identify a major role for genes, showing that they preferentially influence connectivity strength between network hubs of the human connectome. Using transcriptomic atlas data, we show that connected hubs demonstrate tight coupling of transcriptional activity related to metabolic and cytoarchitectonic similarity. Finally, comparing over thirteen generative models of network growth, we show that purely stochastic processes cannot explain the precise wiring patterns of hubs, and that model performance can be improved by incorporating genetic constraints. Our findings indicate that genes play a strong and preferential role in shaping the functionally valuable, metabolically costly connections between connectome hubs.

Abstract Recent years have seen a surge in the use of diffusion MRI to map connectomes in humans, paralleled by a similar increase in processing and analysis choices. Yet these different steps and their effects are rarely compared systematically. Here, in a healthy young adult population (n=294), we characterized the impact of a range of analysis pipelines on one widely studied property of the human connectome; its degree distribution. We evaluated the effects of 40 pipelines (comparing common choices of parcellation, streamline seeding, tractography algorithm, and streamline propagation constraint) and 44 group-representative connectome reconstruction schemes on highly connected hub regions. We found that hub location is highly variable between pipelines. The choice of parcellation has a major influence on hub architecture, and hub connectivity is highly correlated with regional surface area in most of the assessed pipelines (ρ>0.70 in 69% of the pipelines), particularly when using weighted networks. Overall, our results demonstrate the need for prudent decision-making when processing diffusion MRI data, and for carefully considering how different processing choices can influence connectome organization. Author Summary The increasing use of diffusion MRI for mapping white matter connectivity has been matched by a similar increase in the number of ways to process the diffusion data. Here, we assess how diffusion processing affects hubs across 1760 pipeline variations. Many processing pipelines do not show a high concentration of connectivity within hubs. When present, hub location and distribution vary based on processing choices. The choice of probabilistic or deterministic tractography has a major impact on hub location and strength. Finally, node strength in weighted networks can correlate highly with node size. Overall, our results illustrate the need for prudent decision-making when processing and interpreting diffusion MRI data. Code and data availability All the data used in this study is openly available on Figshare at https://doi.org/10.26180/c.6352886.v1 . Scripts to analyze these data are available on GitHub at https://github.com/BMHLab/DegreeVariability . Competing Interests The authors declare that they have no competing interests.

Abstract Only a small number of studies have assessed structural differences between the two hemispheres during childhood and adolescence. However, the existing findings lack consistency or are restricted to a particular brain region, a specific brain feature, or a relatively narrow age range. Here, we investigated associations between brain asymmetry and age as well as sex in one of the largest pediatric samples to date ( n = 4265), aged 1–18 years, scanned at 69 sites participating in the ENIGMA (Enhancing NeuroImaging Genetics through Meta‐Analysis) consortium. Our study revealed that significant brain asymmetries already exist in childhood, but their magnitude and direction depend on the brain region examined and the morphometric measurement used (cortical volume or thickness, regional surface area, or subcortical volume). With respect to effects of age, some asymmetries became weaker over time while others became stronger; sometimes they even reversed direction. With respect to sex differences, the total number of regions exhibiting significant asymmetries was larger in females than in males, while the total number of measurements indicating significant asymmetries was larger in males (as we obtained more than one measurement per cortical region). The magnitude of the significant asymmetries was also greater in males. However, effect sizes for both age effects and sex differences were small. Taken together, these findings suggest that cerebral asymmetries are an inherent organizational pattern of the brain that manifests early in life. Overall, brain asymmetry appears to be relatively stable throughout childhood and adolescence, with some differential effects in males and females.