Early low socioeconomic status (SES) is associated with poor outcomes in childhood, many of which endure into adulthood. It is critical to determine how early low SES relates to trajectories of brain development and whether these mediate relationships to poor outcomes. We use data from a unique 17-year longitudinal study with five waves of structural brain imaging to prospectively examine relationships between preschool SES and cognitive, social, academic, and psychiatric outcomes in early adulthood. Children (n = 216, 50% female, 47.2% non-White) were recruited from a study of early onset depression and followed approximately annually. Family income-to-needs ratios (SES) were assessed when children were ages 3 to 5 years. Volumes of cortical gray and white matter and subcortical gray matter collected across five scan waves were processed using the FreeSurfer Longitudinal pipeline. When youth were ages 16+ years, cognitive function was assessed using the NIH Toolbox, and psychiatric diagnoses, high-risk behaviors, educational function, and social function were assessed using clinician administered and parent/youth report measures. Lower preschool SES related to worse cognitive, high-risk, educational, and social outcomes (|standardized B| = 0.20–0.31, p values < .003). Lower SES was associated with overall lower cortical (standardized B = 0.12, p < .0001) and subcortical gray matter (standardized B = 0.17, p < .0001) volumes, as well as a shallower slope of subcortical gray matter growth over time (standardized B = 0.04, p = .012). Subcortical gray matter mediated the relationship of preschool SES to cognition and high-risk behaviors. These novel longitudinal data underscore the key role of brain development in understanding the long-lasting relations of early low SES to outcomes in children.

ABSTRACT Background Alcohol use has been reliably associated with smaller subcortical and cortical regional gray matter volumes (GMVs). Whether these associations reflect shared predisposing risk factors and/or causal consequences of alcohol use remains poorly understood. Methods Data came from 3 neuroimaging samples (total n=2,423), spanning childhood/adolescence to middle age, with prospective or family-based data. First, we identified replicable GMV correlates of alcohol use. Next, we used family-based and longitudinal data to test whether these associations may plausibly reflect a predispositional liability for alcohol use, and/or a causal consequence of alcohol use. Finally, we evaluated whether GWAS-defined genomic risk for alcohol consumption is enriched for genes preferentially expressed in regions identified in our neuroimaging analyses, using heritability and gene-set enrichment, and transcriptome-wide association study (TWAS) approaches. Results Smaller right dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC; i.e., middle and superior frontal gyri) and insula GMVs were associated with increased alcohol use across samples. Family-based and prospective longitudinal data suggest these associations are genetically conferred and that DLPFC GMV prospectively predicts future use and initiation. Genomic risk for alcohol use was enriched in gene-sets preferentially expressed in the DLPFC and associated with differential expression of C16orf93 , CWF19L1 , and C18orf8 in the DLPFC. Conclusions These data suggest that smaller DLPFC and insula GMV plausibly represent predispositional risk factors for, as opposed to consequences of, alcohol use. Alcohol use, particularly when heavy, may potentiate these predispositional risk factors. DLPFC and insula GMV represent promising biomarkers for alcohol consumption liability and related psychiatric and behavioral phenotypes.

Early alcohol use initiation predicts onset of alcohol use disorders (AUD) in adulthood. However, little is known about developmental trajectories of alcohol use initiation or their putative biological and environmental correlates. Here we report the results of latent class analyses identifying two trajectories of alcohol use initiation in a prospective study of adolescents selected for the presence or absence of familial risk for depression at baseline. The latent class analyses identified two distinct patterns of initiation: early initiators (EI; n=32) who reported greater baseline alcohol use (M = 1.12, SE = .35) and exhibited a more rapid rate of change in use between baseline and each follow up wave (M = 4.43, SE = .94); and in contrast, late initiators (LI; n=298) who reported lower baseline use (M = .23, SE = .03) and exhibited a slower rate of change between baseline and each of the subsequent follow up waves (M = .12, SE = .03). Early initiators had more positive expectancies regarding alcohol (p = .002 − p = .005) and reported higher levels of stressful life events during the year prior to baseline assessment (p = .001). Additionally, fMRI analyses revealed that EI displayed heightened threat-related amygdala activity at baseline compared to LI (p = .001), but no differences in reward-related ventral striatum activity. Lastly survival analyses revealed that EI initiators were 6.7 times more likely to develop an AUD by age 19 when compared to the LI (p = .005). These patterns, which were independent of broad familial risk for depression, suggest that early initiation of alcohol use during adolescence associated with later risk for AUD is reflected in both higher levels of stressful life events and higher neural reactivity to threat, the combination of which may inform ongoing efforts to prevent persistent dysfunction.

Studies of early life extremes such as trauma, abuse, and neglect highlight the critical importance of quality caregiving in the development of brain circuits supporting emotional behavior and mental health. The impact of normative variability in caregiving on such biobehavioral processes, however, is poorly understood. Here, we provide initial evidence that even subtle variability in normative caregiving shapes threat-related brain function and, potentially, associated psychopathology in adolescence. Specifically, we report that greater familial affective responsiveness is associated with heightened amygdala reactivity to interpersonal threat, particularly in adolescents having experienced relatively low recent stress. These findings extend the literature on the effects of caregiving extremes on brain function to subtle, normative variability, but suggest that presumably protective factors may be associated with increased risk-related amygdala reactivity. We consider these paradoxical associations with regard to studies of basic associative threat learning and further consider their relevance for understanding potential effects of caregiving on psychological development.