Впервые определили генетические локусы, ассоциированные с уровнем интеллекта

Вопрос, в какой степени интеллект зависит от генов, исследуется давно и разными способами. Но, как пишут авторы статьи в журнале Nature human behavior, все подходы, которые до сих пор применяли специалисты, страдают ограничением. Они не могут различить наследуемость фактора общего интеллекта (g) и тех или иных видов интеллектуальной деятельности. Понятие фактор g введено в 1904 году английским психологом Чарлзом Спирменом именно как отражение общего интеллекта. Другие факторы — факторы s — специфичны для отдельных когнитивных способностей. Они отражают то, как у разных людей развиты те или иные грани: у одних хорошая образная память, другие хорошо решают логические задачи, третьи могут одновременно выполнять несколько видов деятельности и т.п. При разработке когнитивных тестов специалисты подсчитывают, в какой степени их выполнение коррелирует с фактором g.

До сих пор этот подход не использовали в исследованиях генетических основ интеллекта. Ученые из Университета Техаса в Остине и Университета Эдинбурга попытались преодолеть это ограничение, используя геномное структурное моделирование (Structural equation modeling, SEM). Этот мультивариантный молекулярно-генетический подход, основанный на геномных данных, позволил им различить генетические корреляции общего интеллекта от генетических корреляций отдельных интеллектуальных черт.

Исходным материалом послужили геномные данные Биобанка Великобритании (UK Biobank), которые уже использовались для массы самых разных генетических исследований. Помимо геномных Биобанк содержит множество других данных о человеке, в том числе результаты прохождения когнитивных тестов. Авторы работы использовали семь тестов (не для всех названий существуют русскоязычные эквиваленты): на время реакции (RT); на систему распознавания образов (matrix pattern recognition); verbal numerical reasoning (VNR); на так называемый «подвижный интеллект» — способность воспринимать и запоминать новое, решать новые проблемы; на кодирование информации (symbol digit substitution); на подбор пары, оценивающий эпизодическую память; на подбор соответствия предметов (tower rearranging); на установление последовательности (trail-making test-B), последние два служат для оценки исполнительных функций. По разным тестам используемые выборки составили от 11 тысяч до 332 тысячи человек.

Выполнение каждого теста положительно коррелировало с выполнением остальных тестов, эти корреляции имели разные величины — от 0,074 до 0,490, средняя корреляция составляла 0,232. По этим корреляциям вычисляли то, насколько каждый тест отражает фактор общего интеллекта g. Анализ показал, что фактор g отвечает за 26,5% вариабельности в семи когнитивных тестах, ученые назвали его «фенотипическим g».

Затем они оценивали, насколько генетический полиморфизм влияет на выполнение когнитивных тестов, используя молекулярно-генетические данные и метод linkage disequilibrium score regression (LDSC) в сочетании с геномным SEM. Этим путем вычисляли генетические корреляции между разными когнитивными тестами. Эти корреляции варьировали от 0,135 до 0,869, средняя корреляция составляла 0,530. Исходя из них, вычислили «генетический g», отражающий наследуемость общего интеллекта, и для каждого теста «генетический s», отражающий наследуемость данного когнитивного признака. Таким образом, авторам удалось разделить эти понятия, что они и ставили своей задачей. Генетический g фактор, как они показали, обеспечивает 58.36% генетической вариабельности в семи когнитивных тестах.

Для каждого когнитивного признака авторы вычленили вклад в его наследование факторов g и s, доля генетического фактора g варьировала от 9 до 95%. Так наследование признака «время реакции (RT)» в наибольшей степени зависело от фактора s (90,51%) и в наименьшей степени — от фактора g (9,49%). Наследование выполнения теста на установление последовательности (trails-B) в наибольшей степени определялось фактором g (95,26%) и всего на 4,74% — фактором s.

Ученые попытались определить роль отдельных генных локусов в формировании генетического фактора общего интеллекта g, отличить их от локусов, которые влияют на отдельные черты интеллекта. Они работали с результатами исследований геномных ассоциаций GWAS. Им удалось найти 30 геномных локусов, ассоциированных с генетическим g. Для 18 из этих 30 ранее была известна связь с выполнением когнитивных тестов, с успехами в учебе, с освоением высшей математики. 12 локусов были впервые найдены по данным Биобанка Великобритании.

Наконец, авторы вычислили корреляции генетического фактора g с чертами, которые отражают уровень интеллекта и были предметом исследований GWAS. Как и ожидалось, генетический g продемонстрировал высокую корреляцию с уровнем когнитивных функций, измеренным по нескольким шкалам. Отмечалась корреляция генетического g с успехами в образовании, но она оказалась ниже (r=0,48), чем корреляция с образованием, наблюдаемая в ранее проведенных GWAS (r>0,69). Получены негативные корреляции генетического g с шизофренией, болезнью Альцгеймера, а также синдромом гиперактивности с дефицитом внимания. Положительные ассоциации генетический g отмечал с общим объемом мозга, а также с продолжительностью жизни. Полученные генетические корреляции с использованием генетического g не всегда совпадали с корреляциями, ранее наблюдаемыми в исследованиях GWAS. Одну из причин авторы видят в том, что не всегда в тестах удавалось отделить интеллект, сформированный «академическими знаниями» от интеллекта как продукта нейрокогнитивных процессов.

Ученые указывают некоторые конкретные локусы на 7-й и 8-й хромосомах, которые продемонстрировали особенно сильные ассоциации с генетическим g. Ранее эти локусы были известны как связанные с математическими способностями, теперь показано, что они в большой степени связаны и с общим интеллектом.

Подытоживая, авторы подчеркивают, что им впервые, с использованием полногеномных данных, удалось вычислить генетический g фактор и определить генетические локусы, которые ассоциированы именно с уровнем общего интеллекта, а не с отдельными видами когнитивной деятельности.