Diffusion tensor imaging (DTI) can detect, in vivo, the directionality of molecular diffusion and estimate the microstructural integrity of white matter (WM) tracts. In this study, we examined WM changes in patients with Alzheimer's disease (AD) and in subjects with amnestic mild cognitive impairment (MCI) who are at greater risk for developing AD. A DTI index of WM integrity, fractional anisotropy (FA), was calculated in 14 patients with probable mild AD, 14 participants with MCI and 21 elderly healthy controls (NC). Voxel-by-voxel comparisons showed significant regional reductions of FA in participants with MCI and AD compared to controls in multiple posterior white matter regions. Moreover, there was substantial overlap of locations of regional decrease in FA in the MCI and AD groups. These data demonstrate that white matter changes occur in MCI, prior to the development of dementia.

Sudha Seshadri and colleagues report a genome-wide association study for hippocampal volume. The authors identify loci at 12q14 and 12q24 associated with this phenotype. Aging is associated with reductions in hippocampal volume that are accelerated by Alzheimer's disease and vascular risk factors. Our genome-wide association study (GWAS) of dementia-free persons (n = 9,232) identified 46 SNPs at four loci with P values of <4.0 × 10−7. In two additional samples (n = 2,318), associations were replicated at 12q14 within MSRB3-WIF1 (discovery and replication; rs17178006; P = 5.3 × 10−11) and at 12q24 near HRK-FBXW8 (rs7294919; P = 2.9 × 10−11). Remaining associations included one SNP at 2q24 within DPP4 (rs6741949; P = 2.9 × 10−7) and nine SNPs at 9p33 within ASTN2 (rs7852872; P = 1.0 × 10−7); along with the chromosome 12 associations, these loci were also associated with hippocampal volume (P < 0.05) in a third younger, more heterogeneous sample (n = 7,794). The SNP in ASTN2 also showed suggestive association with decline in cognition in a largely independent sample (n = 1,563). These associations implicate genes related to apoptosis (HRK), development (WIF1), oxidative stress (MSR3B), ubiquitination (FBXW8) and neuronal migration (ASTN2), as well as enzymes targeted by new diabetes medications (DPP4), indicating new genetic influences on hippocampal size and possibly the risk of cognitive decline and dementia.

Abstract Joint analysis of data from multiple studies in collaborative efforts strengthens scientific evidence, with the gold standard approach being the pooling of individual participant data (IPD). However, sharing IPD often has legal, ethical, and logistic constraints for sensitive or high-dimensional data, such as in clinical trials, observational studies, and large-scale omics studies. Therefore, meta-analysis of study-level effect estimates is routinely done, but this compromises on statistical power, accuracy, and flexibility. Here we propose a novel meta-analytical approach, named partial derivatives meta-analysis, that is mathematically equivalent to using IPD, yet only requires the sharing of aggregate data. It not only yields identical results as pooled IPD analyses, but also allows post-hoc adjustments for covariates and stratification without the need for site-specific re-analysis. Thus, in case that IPD cannot be shared, partial derivatives meta-analysis still produces gold standard results, which can be used to better inform guidelines and policies on clinical practice.

Subcortical brain structures are integral to motion, consciousness, emotions, and learning. We identified common genetic variation related to the volumes of nucleus accumbens, amygdala, brainstem, caudate nucleus, globus pallidus, putamen, and thalamus, using genome-wide association analyses in over 40,000 individuals from CHARGE, ENIGMA and the UK-Biobank. We show that variability in subcortical volumes is heritable, and identify 25 significantly associated loci (20 novel). Annotation of these loci utilizing gene expression, methylation, and neuropathological data identified 62 candidate genes implicated in neurodevelopment, synaptic signaling, axonal transport, apoptosis, and susceptibility to neurological disorders. This set of genes is significantly enriched for Drosophila orthologs associated with neurodevelopmental phenotypes, suggesting evolutionarily conserved mechanisms. Our findings uncover novel biology and potential drug targets underlying brain development and disease.