Twin study

A power twin minták fakad az a tény, hogy ikrek vagy az egypetéjű (azonos (MZ): fejlődő egyetlen megtermékenyített petesejtet, ezért megosztja a allélek) – vagy dizygotic (DZ: fejlődő két megtermékenyített petesejtet, ezért megosztási átlagosan 50% – a polimorf allélek, azonos szintű genetikai hasonlóság, mint amit a nem-iker testvérek). Ezek az ismert különbségek genetikai hasonlóság, együtt tesztelhető feltételezve az egyenlő környezetben azonos, illetve kétpetéjű ikrek alapját teremti meg a twin design feltárása a hatások a genetikai, környezeti variancia egy fenotípus.

az ikertanulmány alapvető logikája nagyon kevés matematikával értelmezhető a variancia és a származtatott korreláció fogalmainak megértésén túl.

Klasszikus kétágyas methodEdit

Mint minden viselkedés genetikai kutatás, a klasszikus kétágyas vizsgálat megkezdése értékelése a variancia a viselkedés (úgynevezett fenotípus által genetikusok) egy nagy csoport, valamint megpróbálja megbecsülni, hogy mennyi ez annak köszönhető, hogy:

• genetikai hatások (heritability);
• megosztott környezet – események történnek, hogy mindkét ikrek, őket érintő azonos módon;
• nem osztott, vagy egyedi, vagy nonshared környezet – események, hogy fordulhat elő, hogy az egyik iker, de nem a másik, vagy eseményeket, amelyek befolyásolják az egyik iker más módon.

ezt a három komponenst általában a (additive genetics) C (common environment) és E (unique environment) – nek (unique environment) nevezik; innen ered az ACE betűszó. Lehetőség van a nem additív genetikai hatások vizsgálatára is(gyakran d-t jelölnek a dominanciára (ADE modell); lásd alább a bonyolultabb ikerterveket).

az ACE modell azt jelzi, hogy a tulajdonság varianciájának aránya örökölhető, szemben a megosztott környezet vagy a nem megosztott környezet okozta arányokkal. A kutatást olyan SEM programok segítségével végzik, mint például az OpenMx, azonban a twin design alapvető logikája ugyanaz, az alábbiakban leírtak szerint:

monozigotikus (azonos – MZ) ikrek, akik egy családban nevelkedtek, mind génjeik 100% – át, mind az összes közös környezetet megosztják. Az ilyen körülmények között felmerülő különbségek véletlenszerűek (egyediek). Az egypetéjű ikrek közötti összefüggés az A + C. Dizygotic (DZ) ikrek becslését adja, de génjeik átlagosan 50% – át osztja meg: tehát a testvéri ikrek közötti korreláció ½A+C. Ha r korreláció, akkor az rmz és az rdz egyszerűen az egypetéjű ikrek tulajdonságának korrelációja. Minden adott tulajdonság, akkor:

rmz = a + C rdz = ½A + C

A, ezért kétszerese a különbség az azonos és testvéri két korreláció között: az additív genetikai hatás (Falconer képlete). C egyszerűen az MZ korreláció mínusz ez a becslés A. a véletlen (egyedi) tényező E 1 − rmz: azaz, MZ ikrek különböznek miatt egyedi környezetben csak. (Jinks & Fulker, 1970; Plomin, DeFries, McClearn, & McGuffin, 2001).

ismét kijelentette, hogy a két összeg közötti különbség lehetővé teszi számunkra, hogy megoldjuk az A, C és E. Mivel az azonos és testvéri korrelációk közötti különbség teljes egészében a genetikai hasonlóság felére csökkenésének tudható be, az ” a ” additív genetikai hatás egyszerűen kétszerese az azonos és testvéri korrelációk közötti különbségnek:

a = 2 (rmz − rdz)

mivel az azonos korreláció az A és C teljes hatását tükrözi, e becsülhető úgy, hogy ezt a korrelációt 1

E = 1-rmz

végül a C származtatható:

c = rmz – a

Modern modellezésszerkesztés

Az 1970-es évektől kezdve a kutatás a genetikai, környezeti hatások modellezésére váltott át maximális valószínűségi módszerekkel (Martin & eres, 1977). Míg számításilag sokkal összetettebb, ez a megközelítés számos előnnyel teszi szinte univerzális a jelenlegi kutatás.

egy példa szerkezeti modell (a magasság örökölhetőségére a dán férfiak körében):

A: ACE modell mutatja, nyers (nem szabványosított) variancia együtthatók

B: ACE modell mutatja, szabványosított variancia együtthatók

a Modell Egy, a bal oldalon mutatja a nyers variancia magas. Ez azért hasznos, mert megőrzi a gének és környezetek abszolút hatásait, és ezeket természetes egységekben, például mm magasságváltozásban fejezi ki. Néha hasznos a paraméterek szabványosítása, így mindegyik a teljes variancia százalékában van kifejezve. Mert szétbomlott variancia A, C, E, a teljes variancia egyszerűen A + C + E. Tudunk, akkor skála minden egyes paraméterek arányában ez az összeg, azaz, Szabványosított–A = A/(A + C + E). Az öröklődés a standardizált genetikai hatás.

Modell comparisonEdit

A fő előnye, modellezés az a képesség, hogy kifejezetten összehasonlítása modellek: Ahelyett, hogy egyszerűen visszatérő érték minden egyes összetevő, a modellező kiszámíthatjuk konfidencia-intervallum a paraméterek, de akkorra, csepp, majd a hozzáadás utak kipróbálni a hatás keresztül, mint a statisztika az AIC. Így például a családi vagy megosztott környezet viselkedésre gyakorolt várható hatásainak tesztelésére az AE modell objektíven összehasonlítható egy teljes ACE modellel. Például megkérdezhetjük a fenti ábrát a magasságról: le lehet-e dobni a C (megosztott környezet) anélkül, hogy jelentősen elveszítené a illeszkedést? Alternatív megoldásként a megbízhatósági intervallumok kiszámíthatók minden útvonalra.

Többcsoportos és többváltozós modellezésszerkesztés

többváltozós modellezés választ adhat a függetlennek tűnő változók genetikai kapcsolatával kapcsolatos kérdésekre. Például: az IQ és a hosszú távú memória megosztja a géneket? Megosztják-e a környezeti okokat? További előnyök közé tartozik az intervallum, a küszöbérték és a folyamatos adatok kezelésének képessége, a teljes információ megőrzése a hiányzó értékekkel rendelkező adatokból, a látens modellezés integrálása a mért változókkal, legyen az mért környezet, vagy most mért molekuláris genetikai markerek, például SNPs. Ezenkívül a modellek elkerülik a kényszerproblémákat a nyers korrelációs módszerben: minden paraméter 0-1 (szabványosított) között fekszik.

többváltozós és többszörös hullámvizsgálatok, a mért környezet és a potenciálisan ok-okozati viselkedés ismételt mérései ma már normálisak. Ilyen modellek például a kiterjesztett twin minták, a simplex modellek, valamint a growth-curve modellek.

SEM programok, mint például az OpenMx vagy más, a korlátozásokra alkalmas alkalmazások és több csoport is elérhetővé tette az új technikákat az ésszerűen képzett felhasználók számára.

A környezet modellezése: MZ discordant designsEdit

mivel az MZ ikrek megosztják mind génjeiket, mind családi szintű környezeti tényezőiket, az MZ ikrek közötti különbségek az E-t tükrözik: az egyedülálló környezet. A kutatók ezt az információt felhasználhatják a környezet erőteljes megértésére, lehetővé téve az ok-okozati összefüggés epidemiológiai vizsgálatát, amelyet egyébként általában olyan tényezők zavarnak, mint a gén-környezet kovariancia, a fordított okozati összefüggés és a zavaró tényezők.

a pozitív MZ diszkordáns hatás példája az alábbiakban látható a bal oldalon. Az iker, aki pontszámok magasabb tulajdonság 1 is pontszámok magasabb tulajdonság 2. Ez kompatibilis az 1. tulajdonság “dózisával”, ami a 2.tulajdonság növekedését okozza. Természetesen a 2. tulajdonság befolyásolhatja az 1. tulajdonságot is. E két lehetőség szétválasztása eltérő kialakítást igényel (lásd alább egy példát). A null eredmény nem kompatibilis az okozati hipotézissel.

td>	MZ diszkordáns teszt hipotézis, hogy a gyakorlat védelmet nyújt a depresszió ellen

vegyük például a depresszió és a testmozgás közötti megfigyelt kapcsolat esetét (lásd a fenti ábrát a jobb oldalon). A depressziós emberek szintén beszámolnak arról, hogy kevés fizikai tevékenységet végeznek. Feltételezhető, hogy ez ok-okozati összefüggés: hogy az” adagoló ” betegek a testmozgás növelné a hangulatot, és véd a depresszió ellen. A következő ábra azt mutatja, hogy a hipotézis empirikus tesztjei mit találtak: nulla eredmény.

longitudinális discordance designs

amint az a következő ábrán látható, ez a kialakítás több mérésre is kiterjeszthető, ennek következtében növekszik a megtanulható információk fajtája. Ez az úgynevezett kereszt-késleltetett modell (több vonások mért több mint egy alkalommal).

a hosszanti discordance modell, különbségek egypetéjű ikrek között lehet használni, hogy figyelembe vegye a kapcsolatok között különbségek vonások egyszerre egy (elérési utat A), majd vizsgáljuk meg a különböző hipotézisek, hogy lépésekben a trait1 meghajtó további változás, hogy a tulajdonság a jövőben (utak B-E), vagy, ami a legfontosabb, a többi jellemvonások (utak C & D). A példában az a hipotézis, hogy a megfigyelt korreláció, ahol a depressziós személyek gyakran az átlagnál kevesebbet is gyakorolnak, ok-okozati, tesztelhető. Ha a testmozgás védelmet nyújt a depresszió ellen, akkor a D ösvénynek jelentősnek kell lennie, egy ikerrel, aki ennek következtében kevesebb depressziót mutat.

AssumptionsEdit

a fenti modellezésből látható, az ikervizsgálat fő feltételezése az egyenlő környezetek, más néven egyenlő környezetek feltételezése. Ezt a feltételezést közvetlenül tesztelték. Különleges eset fordul elő, amikor a szülők úgy vélik, hogy ikreik nem azonosak, ha valójában genetikailag azonosak. Tanulmányok egy sor pszichológiai vonások azt mutatják, hogy ezek a gyerekek továbbra is olyan konkordáns, mint MZ ikrek által felvetett szülők, akik kezelték őket, mint azonos.

az örökölhetőség becslésének molekuláris genetikai módszerei általában alacsonyabb becsléseket eredményeztek, mint a klasszikus ikervizsgálatok, bizonyítva, hogy a klasszikus ikertervezés egyenlő környezete nem biztos, hogy megfelelő. Egy 2016-os tanulmány megállapította, hogy a feltételezés, hogy az ikrek prenatális környezete egyenlő volt, nagyrészt tartható. A kutatók továbbra is vitatják, hogy az egyenlő környezeti feltételezés érvényes-e vagy sem.

mért hasonlóság: a közvetlen teszt feltételezések twin designsEdit

egy különösen hatékony módszer tesztelésére a twin módszer jelentette Visscher et al. Ahelyett, hogy ikrek, ez a csoport kihasználta azt a tényt, hogy míg a testvérek átlagos részesedés 50% – a, a gének, az általában a gén-megosztása az egyes testvér pár körül változik ez az érték, lényegében létrehozása a folytonosság, a genetikai hasonlóság vagy “twinness” belül a családok. A génmegosztás közvetlen becslésein alapuló örökölhetőség becslései megerősítik az iker módszerét, támogatva a módszer feltételezéseit.

nemi különbségekszerkesztés

a genetikai tényezők eltérhetnek a nemek között, mind a gén expressziójában, mind a gén × környezeti kölcsönhatások tartományában. Testvéri ellentétes szex az iker Párok felbecsülhetetlen értékűek ezeknek a hatásoknak a feltárásában.

szélsőséges esetben egy gén csak egy nemben fejezhető ki (minőségi nemi korlátozás). Gyakrabban a gén-allélek hatásai az egyén nemétől függhetnek. Egy gén 100 g súlyváltozást okozhat a férfiaknál, de talán 150 g a nőknél – ez kvantitatív génhatás. Az ilyen hatások hatással lehetnek a gének kifejezési képességére, és ezt nemi különbségek révén tehetik meg. Például a szavazási viselkedést befolyásoló géneknek nincs hatása a nőkre, ha a nőket kizárják a szavazásból. Általánosabban, a logika szex-különbség tesztelés kiterjedhet bármely meghatározott alcsoport az egyének. Az ilyen esetekben az azonos és az ellenkező nemű DZ ikrek korrelációja eltérő lesz, elárulva a nemi különbség hatását.

ezért normális megkülönböztetni a testvér ikrek három típusát. A standard analitikus munkafolyamat magában foglalja a szex-korlátozás tesztelését úgy, hogy a modelleket öt csoportba illesztik, azonos férfi, azonos nő, testvéri férfi, testvéri nő, és testvéri ellentétes szex. Az iker modellezés tehát túlmutat a lehetséges ok-okozati változókat, például a szexet érintő ok-okozati modellek tesztelésére.

Gene × environment interactionsEdit

a Génhatások gyakran függhetnek a környezettől. Az ilyen kölcsönhatásokat g×e kölcsönhatásoknak nevezik, amelyekben a gén allél hatásai különböző környezetekben különböznek egymástól. Egyszerű példák közé tartoznak azok a helyzetek, amikor egy gén megsokszorozza a környezet hatását: talán hozzáadva 1 hüvelyk magasságot magas tápanyag környezetben, de csak fél hüvelyk magasságot alacsony tápanyag-környezetben. Ez látható a különböző genotípusok környezetére adott válasz különböző lejtőin.

a kutatókat gyakran érdekli az örökölhetőség változása különböző körülmények között: Olyan környezetben, ahol az allélek nagy fenotípusos hatásokat okozhatnak (mint fent), a gének relatív szerepe növekedni fog, ami ezeknek a környezeteknek a magasabb örökölhetőségének felel meg.

a második hatás a G × E korreláció, amelyben bizonyos allélok hajlamosak bizonyos környezeteket kísérni. Ha egy gén okozza a szülő, hogy szeretek olvasni, akkor a gyermekek öröklése ez az allél valószínűleg fel, a háztartások könyvek miatt GE korreláció: az egyik, vagy mind a szülők, a allél, ezért halmozódik egy könyv, gyűjtemény, valamint át a könyv olvasása allél. Az ilyen hatásokat az állítólagos környezeti korreláció (ebben az esetben az otthoni könyvek) közvetlen mérésével lehet tesztelni.

gyakran a környezet szerepe az élet korai szakaszában maximálisnak tűnik, és a kötelező oktatás megkezdése után gyorsan csökken. Ez megfigyelhető például az olvasásbanmint az intelligencia. Ez egy példa egy G*Életkor hatása lehetővé teszi, hogy egy vizsgálat mindkét GE összefüggések miatt a szülői környezetben (ezek szakított időt), majd a G*E korrelációk által okozott egyének aktívan keresik bizonyos környezetekben.

reagálási Normákszerkesztés

növényeken vagy állattenyésztésben végzett vizsgálatok lehetővé teszik a kísérletileg randomizált genotípusok és környezetkombinációk hatásainak mérését. Ezzel szemben az emberi vizsgálatok általában megfigyelési jellegűek. Ez arra utalhat, hogy a reakció normáit nem lehet értékelni.

mint más területeken, mint például a közgazdaságtan és epidemiológia, számos tervet dolgoztak ki a differenciált génmegosztás, az ismételt expozíció és a környezetnek való kitettség (például a gyermekek társadalmi státusza, a családon belüli káosz, az oktatás, a táplálkozás, a toxinok stb.) ennek az okoknak a megzavarása ellen. A klasszikus iker design rejlő vonzereje az, hogy elkezdi feloldani ezeket a zavarokat. Például az egypetéjű és testvéri ikrekben a közös környezet és a genetikai hatások nem zavarosak, mivel nem ikercsaládos vizsgálatokban vannak. Az ikervizsgálatokat tehát részben az motiválja, hogy megpróbálják kihasználni a család tagjai közötti véletlenszerű génválasztékot, hogy segítsenek megérteni ezeket a korrelációkat.

míg az ikervizsgálat csak azt mutatja meg, hogy a gének és a családok hogyan befolyásolják a viselkedést a megfigyelt környezetekben, és azzal a figyelmeztetéssel, hogy gyakran a gének és a környezetek kovarálódnak, ez jelentős előrelépés az alternatívával szemben, amely nem ismeri a gének és a környezet különböző szerepeit. Ezért az ikervizsgálatokat gyakran használják a megfigyelt variancia legalább egy részének ellenőrzésére: Például azt, amit korábban családi környezetnek véltek a közös környezetbe és az additív genetikába, az ikrek teljes és részben megosztott genomjainak kísérletével.

egyetlen formatervezés sem képes kezelni az összes problémát. További információk a klasszikus iker kialakításán kívül állnak rendelkezésre. Az örökbefogadási tervek a természetes kísérlet egyik formája, amely a reakció normáit teszteli azáltal, hogy ugyanazt a genotípust különböző környezetekbe helyezi. Asszociációs tanulmányok, például, lehetővé teszik az allélikus hatások közvetlen tanulmányozását. Az allélok mendeliai randomizációja lehetőséget nyújt arra is, hogy véletlenszerűen tanulmányozzák az allélok hatásait a kapcsolódó környezetük és más gének tekintetében.

Extended twin designs and more complex genetic modelsEdit

az alapvető vagy klasszikus ikerdizájn csak azonos és testvéri ikreket tartalmaz biológiai családjukban. Ez csak a lehetséges genetikai és környezeti kapcsolatok egy alcsoportját jelenti. Igazságos tehát azt mondani, hogy az ikertervekből származó örökölhetőségi becslések első lépést jelentenek a viselkedés genetikájának megértésében.

az ikervizsgálat varianciafelosztása additív genetikai, megosztott és nem osztott környezetbe az első közelítés egy teljes elemzéshez, figyelembe véve a gén-környezet kovarianciáját és kölcsönhatását, valamint a viselkedésre gyakorolt egyéb nem additív hatásokat. A molekuláris genetika forradalma hatékonyabb eszközöket biztosított a genom leírásához, és sok kutató molekuláris genetikát folytat annak érdekében, hogy közvetlenül felmérje az allélok és környezetek hatását a tulajdonságokra.

a kettős kialakítás kezdeti korlátozása az, hogy nem engedheti meg magának a lehetőséget, hogy egyszerre vegye figyelembe mind a megosztott környezetet, mind a nem additív genetikai hatásokat. Ezt a korlátot úgy lehet kezelni, hogy további testvéreket is bevonnak a tervezésbe.

a második korlátozás az, hogy a gén-környezet korrelációja nem mutatható ki különálló hatásként. Ennek a korlátnak a kezelése megköveteli az örökbefogadási modellek beépítését, vagy ikrek gyermekei, hogy felmérjék a családi hatásokat, amelyek nem kapcsolódnak a közös genetikai hatásokhoz.

folyamatos változók és ordinális variablesEdit

míg a konkordancia vizsgálatok összehasonlítják az egyes ikerekben jelen lévő vagy hiányzó tulajdonságokat, a korrelációs vizsgálatok összehasonlítják a megállapodást folyamatosan változó tulajdonságokban az ikrek között.