Past studies have identified associations between brain macrostructure and alcohol use behaviors. However, identifying directional associations between these phenotypes is difficult due to the limitations of observational studies.To use mendelian randomization (MR) to identify directional associations between brain structure and alcohol use and elucidate the transcriptomic and cellular underpinnings of identified associations.The main source data comprised summary statistics from population-based and case-control genome-wide association studies (GWAS) of neuroimaging, behavioral, and clinical phenotypes (N = 763 874). Using these data, bidirectional and multivariable MR was performed analyzing associations between brain macrostructure and alcohol use. Downstream transcriptome-wide association studies (TWAS) and cell-type enrichment analyses investigated the biology underlying identified associations. The study approach was data driven and did not test any a priori hypotheses. Data were analyzed August 2021 to May 2022.Brain structure phenotypes (global cortical thickness [GCT] and global cortical surface area [GCSA] in 33 709 individuals and left-right subcortical volumes in 19 629 individuals) and alcohol use behaviors (alcoholic drinks per week [DPW] in 537 349 individuals, binge drinking frequency in 143 685 individuals, and alcohol use disorder in 8845 individuals vs 20 657 control individuals [total of 29 502]).The main bidirectional MR analyses were performed in samples totaling 763 874 individuals, among whom more than 94% were of European ancestry, 52% to 54% were female, and the mean cohort ages were 40 to 63 years. Negative associations were identified between genetically predicted GCT and binge drinking (β, -2.52; 95% CI, -4.13 to -0.91) and DPW (β, -0.88; 95% CI, -1.37 to -0.40) at a false discovery rate (FDR) of 0.05. These associations remained significant in multivariable MR models that accounted for neuropsychiatric phenotypes, substance use, trauma, and neurodegeneration. TWAS of GCT and alcohol use behaviors identified 5 genes at the 17q21.31 locus oppositely associated with GCT and binge drinking or DPW (FDR = 0.05). Cell-type enrichment analyses implicated glutamatergic cortical neurons in alcohol use behaviors.The findings in this study show that the associations between GCT and alcohol use may reflect a predispositional influence of GCT and that 17q21.31 genes and glutamatergic cortical neurons may play a role in this association. While replication studies are needed, these findings should enhance the understanding of associations between brain structure and alcohol use.

Neuroimaging studies have associated Attention-Deficit/Hyperactivity Disorder (ADHD) with altered brain anatomy. However, small and heterogeneous study samples, and the use of region-of-interest and tissue-specific analyses have limited the consistency and replicability of these effects. The present study uses a fully data-driven multivariate approach to investigate alterations in both gray and white matter simultaneously, and capture neuroanatomical features associated with ADHD in two large, independent, demographically different cohorts. Methods: The study comprised two ADHD cohorts with structural magnetic resonance imaging data: the Dutch NeuroIMAGE cohort (n=890, average age 17.2 years, discovery sample) and the Brazilian IMpACT cohort (n=180, average age 44.2 years, cross validation sample). Using independent component analysis of whole-brain morphometry images in the NeuroIMAGE cohort, 375 independent components of neuroanatomical variations were extracted and assessed their association with ADHD. Afterwards, ADHD-associated components were cross validated in the Brazilian IMpACT cohort. Results: In both discovery (corrected-p=0.020) and validation (p=0.033) cohorts, ADHD diagnosis was significantly associated with reduced brain volume in a component mapping to frontal lobes, striatum, and their interconnecting white-matter tracts. The most pronounced case-control differences were localized in white matter adjacent to the orbitofrontal cortex. Conclusion: Independent component analysis is a sensitive approach to uncover neuroanatomical alterations in ADHD and avoid bias attributable to a priori region-of-interest based methods. Current results provide further evidence for the role of the fronto-striatal circuit in ADHD. The fact that the two cohorts are from different continents and comprising different age ranges highlights the robustness of the findings.

Daylight is the strongest synchronizer of human circadian rhythms. The circadian pathway hypothesis posits that synchrony between daylight and the circadian system relates to (in)attention. The dopamine neurotransmitter system is implicated in regulating the circadian system as well as in (attention)-deficit hyperactivity disorder [ADHD]. We studied the role of functional genetic variation in the gene encoding of dopamine-receptor-D4 (DRD4) in the relationship between inattention and seasonal daylight (changes). Gene-by-environment (GxE) mega-analyses were performed across eight studies including 3757 adult participants (with and without ADHD). We tested 1) the Spring-focus hypothesis, in which attention in 7R-carriers normalizes with increasing daylight levels preceding measurement, 2) the Summer-born ADHD hypothesis, in which 7R-carriers report more inattention when born in spring/summer than in autumn/winter, 3) the Winter-born ADHD hypothesis, opposing the second hypothesis. The Spring-focus hypothesis was upheld (1386 ADHD, 760 controls; d=- 0.16 between periods); 7R-carriers reported even less inattention than 7R-non-carriers after winter solstice (d=0.27 between genotype-groups). Results were diagnosis-independent. Sensitivity analyses at individual study level confirmed the circannual patterns for 7R- carriers. Incorporating geographic changes into the independent measure, we also calculated changes in sunlight levels. This approach likewise showed that inattention correlated negatively with increasing light levels in 7R-carriers (r=-.135). Results emphasize peripheral effects of dopamine and the effects of (seasonal) daylight changes on cognition.

Many psychopathologies tied to internalizing symptomatology emerge during adolescence, therefore identifying neural markers of internalizing behavior in childhood may allow for early intervention. We utilized data from the Adolescent Brain and Cognitive Development (ABCD) Study® to evaluate associations between cortico-amygdalar functional connectivity, polygenic risk for depression (PRS

Attention-Deficit/Hyperactivity Disorder (ADHD) is a neurodevelopmental disorder associated with brain differences in children, but not in adults. A combined evaluation of the regional brain differences could improve statistical power and, consequently, allow the detection of possible effects in adults. Thus, our aim is to verify whether Neuroimaging Association Scores (NAS) are associated with adulthood ADHD and clinical trajectories of the disorder in midlife. Clinical and neuroimaging data were collected for 121 subjects with ADHD (mean age: 47.1 ± 10.5; 43% male) and 82 controls (mean age: 38.2 ± 9.0; 54.9% male). Cases were assessed seven and thirteen years after baseline diagnosis, and their clinical trajectories were classified as stable if they fulfilled ADHD diagnosis in all assessments or unstable if they presented remission and recurrence of symptoms. Neuroimaging data were acquired in the last clinical assessment (thirteen years after baseline) and NAS were calculated as a weighted sum of the associations previously reported by meta-analyses for three types of structural brain modalities: cortical thickness, cortical surface area, and subcortical volume. The NAS for cortical surface area was higher in cases compared to controls. No association was found for NAS and number of symptoms of ADHD or clinical trajectories. The fact that differences were restricted to ADHD diagnostic status suggests a susceptibility effect that is not extended to subtle aspects of the disorder. Our results also suggest that evaluating overall effects may have advantages especially when applied to adult ADHD samples.