Слайд 2Разновидности близнецового метода
Классический близнецовый метод (схема Сименса), или метод контрастных
пар.
Метод разлучённых близнецов (только МЗ).
Слайд 33. Метод контрольного близнеца
(только МЗ)
Слайд 44. Метод близнецовых семей
(для исследования материнского эффекта)
Слайд 5Классический близнецовый метод
Слайд 6 Классический близнецовый метод (КБМ) используется для оценки
роли наследственности и среды в формировании межиндивидуальных различий по интересующему
признаку.
Впервые идея метода сформулирована Ф.Гальтоном.
Слайд 7Научная основа создана Г.Сименсом в 20-е годы XX в. Сименс
разработал методы диагностики зиготности, предложил использовать ДЗ близнецов в качестве
контрольной группы.
Слайд 8 В основе КБМ лежат следующие допущения:
1) предполагается, что партнёры-близнецы, живущие вместе, имеют равные условия среды
развития;
2) считаются, что отсутствуют систематические различия между близнецами и одиночнорождёнными;
3) считается, что отсутствуют систематические различия между МЗ и ДЗ близнецами.
Слайд 9СХЕМА МЕТОДА
(основана на соответствии коэффициентов корреляции коэффициентам родства)
Слайд 11h2 - наследуемость
c2 – вклад общей среды
e2 – вклад различающейся
среды
Слайд 12(P = h2 + c 2 + e 2 )
1
= h2 + c 2 + e 2
e 2 = 1– (h2 + c 2)
Слайд 13e 2 = 1– (h2 + c 2)
RМЗ = h2
+ c 2
RМЗ = 0.8
Слайд 14 Вычисление основных компонентов
дисперсии
на основе коэффициентов
корреляции близнецов.
(формулы Игнатьева-Фальконера и Пломина)
h2 = 2 (RМЗ - RДЗ)
RМЗ = h2 + c 2
Слайд 16
Генетические и средовые факторы, влияющие на фенотипы
близнецов, воспитывающихся вместе
Слайд 17
Генетические и средовые факторы, влияющие на фенотипы близнецов, воспитывающихся раздельно
(на схемах не учтена общая внутриутробная среда).
Слайд 19 Нарушение постулата о равенстве сред
для партнёров
Внутриутробная среда
– неравномерное распределение питательных веществ и кислорода (неравномерное сдавливание
плаценты, артериально-венозные шунты у МЗ близнецов).
Роды
риски для 1-го и 2-го близнецов отличаются (1 – родовая травма, 2 - гипоксия). Поэтому близнецы могут рождаться с разным весом и зрелостью
Слайд 20
После родов
— разное отношение родителей;
— отношения типа «лидер-ведомый»
или
комплементарные;
— все типы различающейся среды.
В
результате складываются различные личностные особенности.
Слайд 21За счет этого возникает искажение коэффициента наследуемости
МЗ — чаще стратегия
на сближение;
ДЗ – довольно часто обратные тенденции.
Следовательно, сходство
МЗ завышается за счёт среды,а сходство ДЗ - занижается.
h2 искажается (растёт); h2 = 2 (RМЗ - RДЗ)
Слайд 22Разновидности близнецового метода
Классический близнецовый метод (схема Сименса), или метод контрастных
пар.
Метод разлучённых близнецов (только МЗ).
Слайд 233. Метод контрольного близнеца
(только МЗ)
Слайд 244. Метод близнецовых семей
(для исследования материнского эффекта)
Слайд 25 5. Близнецовый лонгитюд (для исследования влияния наследственности и
среды на ход развития).
6.Обслуживающие схемы.
а) Метод близнецовой
пары (для изучения близнецовой ситуации внутри отдельных пар).
б) Метод одиночных близнецов (1 партнёр умер при рождении; для изучения влияния многоплодия на развитие).
в) Сопоставление близнецов с неблизнецами (проверка третьего постулата).
Слайд 27Пары сравниваемых родственников:
1) ребёнок – биологическая мать (отец)
2) ребёнок –
мать-усыновительница (отец)
3) родные сибсы (в приёмной семье)
4) неродные сибсы
(в приёмной семье).
Среда внутриутробного развития ребёнка определяется его биологической матерью, поэтому наиболее жёсткая схема метода имеет место в том случае, когда в качестве биологических родителей выступают отцы.
Слайд 28СХЕМА МЕТОДА
(основана на соответствии коэффициентов корреляции коэффициентам родства)
Слайд 29 Простые формулы для вычисления составляющих фенотипической дисперсии на
основе метода приёмных детей
h2
= 2 R биол. родств.
с2 = R приёмн.
е2 = 1 – (h2 + с2)
Слайд 30 Основное препятствие в применении метода приёмных
детей – тайна усыновления
(например, в России).
Метод
широко применяется в США и Австралии.
Слайд 31 Трудные моменты:
1) Необходимость тщательного
отбора (дети должны быть от психически здоровых благополучных матерей). В
США это, в основном, семьи, которые формируются католическими общинами.
Слайд 32 2) Разница в возрасте родителей и детей (влияет
на результаты психологического тестирования). Трудность преодолевается путем проведения долгосрочных исследований
(тестированием детей в том же возрасте, что и родителей).
3) Всё большее участие биологических матерей в воспитании их детей, отданных в другие семьи.
Слайд 33Генетические и средовые факторы, влияющие на фенотипы приемных детей
Слайд 35 Используются любые пары родственников с различной степенью родства. Желательно
с минимумом общей среды (например, двоюродные и троюродные сибсы).
Чаще
используется в сочетании с другими методами.
1. Главное препятствие – невозможность развести семейное и генетическое сходство.
Общие гены + общая среда. Преодолевается подбором пар родственников, не имеющих общей среды (двоюродные и троюродные сибсы).
Слайд 38 2. Необходимость сравнения родственников, принадлежащих к разным поколениям
(например, родители — дети). Преодолевается путём проведения долгосрочных исследований.
Слайд 39СОПОСТАВЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ, ПОЛУЧЕННЫХ РАЗНЫМИ МЕТОДАМИ
Слайд 40Корреляции между родственниками при разных соотношениях
h2, c2, e2
Слайд 41 1) 0,5 (это 50% от генетического сходства)
+ 0,25 (за счет общей среды);
2) 0,25 (это 50%
от генетического сходства) + 0,25 (за счет общей среды);
3) 0,25 (это 50% от генетического сходства), общей среды нет;
4) 0,25 (только за счет общей среды); 5) 0 (общей среды нет)
Слайд 42АНАЛИЗ РОДОСЛОВНЫХ
(применяется только для дискретных признаков или в сочетании с
другими методами)
Слайд 44Наследование, сцепленное с полом
Слайд 45Наследственность и морфогенез нервной системы
Слайд 46 Поведение зависит от структурной и функциональной организации нервной системы,
которая складывается в раннем онтогенезе.
Что влияет на этот процесс?
Какова роль генов?
Слайд 47 Для ЦНС характерна наиболее высокая степень дифференциации (сложнейшие
связи, специфические клеточные популяции с особым строением и функциями).
Но гены везде одни и те же.
Слайд 48 Количество ДНК в клетках:
Мышь = шимпанзе = человек
= 6 x 10-6 мкг.
Количество клеток мозга:
мышь
– 5-6 млн (106)
человек – десятки млрд (109).
Количество генов:
мышь = человек – 30-40 тыс.
Слайд 49 Следовательно, эволюционное усложнение мозга не сопровождается увеличением числа
генов.
Число генов – (104)
Число клеток – (109)
Число связей и синапсов ещё больше.
Разнообразие структурных элементов НС не сопоставимо с числом генов.
Слайд 50 Растущая НС взаимодействует с остальными органами и тканями
(реципрокные взаимодействия). В результате возникает соответствие между структурой и функцией.
В основе этого лежат динамические процессы, идущие при участии внутренних и внешних по отношению к нейрону событий.
Слайд 51 Развитие отдельной клетки
включает:
рождение
миграцию
дифференциацию
образование связей
возможную гибель (апоптоз).
Слайд 52 Рождение происходит в результате многочисленных митозов.
На
4-6 неделе развития они наиболее интенсивны (до 250000 клеток в
минуту).
На 16-20 неделе после оплодотворения деление нервных клеток прекращается.
Конечное число нейронов определяется процессами естественной гибели.
Слайд 53 Сверхпроизведенные нейроны, не нашедшие своего места в функциональной
системе, погибают.
Гибель регулируется локальными условиями и происходит после
формирования синапсов. Между рождением и гибелью имеют место:
миграция
дифференциация
установление связей.
Слайд 55 Миграция – обязательный этап нейронального развития. Как клетки
находят место локализации?
Один из возможных механизмов –
движение по градиентам адгезивности (вязкости). Одна из «дорог» - клетки радиальной глии.
Принципы умножения, миграции и размещения клеток в слоях являются общими для всей коры головного мозга. Предполагают, что за этот процесс отвечает небольшое число генов.
Слайд 57Дифференциация — формирование клеточного разнообразия. Гены во всех клетках одинаковые,
но клетки различаются формой, размером, характером отростков, биохимическими субстанциями. Причины,
приводящие к дифференцировке, до конца не ясны.
Слайд 58 Вероятно, имеют место:
Дифференциальная активация и подавление действия генов на
разных этапах развития.
Процессы взаимодействия клетки с ее окружением, которые оказывают
решающее воздействие на окончательное формирование нейрона. Вещества, продуцируемые тканями, иннервируемыми данным нейроном, способны изменять его специфичность (роль клеточной среды).
Слайд 60Выживание и гибель. Решающим является воздействие трофических факторов (продукты других
клеток, способные поддерживать рост, функционирование и выживание данной клетки). Выживает
30-40 % клеток, образовавшихся в результате митозов.
Слайд 61 Предполагается, что гибнут те клетки, которые не выдержали
конкуренции за обладание ограниченным ресурсом трофических факторов. Наиболее изучен фактор
роста нервов (ФРН). Инъекция ФРН в развивающийся эмбрион увеличивает выживаемость нейронов в период естественной гибели.
Слайд 63Образование связей. Главные пути связей закладываются в коре головного мозга
еще до рождения.
Рост аксонов и дендритов:
Конус роста движется к клеткам-мишеням
со скоростью 15-20 мк/час.
Конус роста реагирует на сигналы экстраклеточной среды (ФРН, адгезивные белки).
Слайд 64 Сначала ответвления обильны (создается избыточность), затем «лишние» отмирают
(например, потеря аксонов мозолистым телом).
При достижении клетки-мишени рост прекращается, конус
роста превращается в синапс.
Слайд 65 Поведение конуса роста детерминировано многими правилами — совершать
амебоидные движения, узнать свою мишень. Это обеспечивается малым числом генов.
Остальное зависит от случайностей развития, приводящих к высокой вариабильности в нервной системе.
Слайд 67 Нейроны-близнецы в нервной системе водяной блохи дафнии отличаются по
количеству отростков и синапсов.
Слайд 68 Трофический фактор действует по-разному в зависимости от этапа
эмбриогенеза.
В эмбриональный период ФРН увеличивает количество отростков, идущих прямо от
тела нейрона. Позже увеличивается число ветвлений более высокого порядка. Чем более дифференцирована клетка, тем меньше изменений соответствующих ранним этапам онтогенеза.
Слайд 69 Наиболее вариабельны ветвления более высокого порядка и шипики.
Кроме ФРН в качестве трофических факторов выступают гормоны. Ранний опыт
(среда развития) влияет на ветвление дендритов, аксонов и образование синапсов.
Слайд 70 НС создается преимущественно в период эмбриональной жизни из
клеток с одинаковым генетическим потенциалом. Изменения в НС, отражают события,
происходящие в остальных частях организма и во внешней среде. Возникает адаптивное соответствие между НС и другими частями организма.
Слайд 71 Развитие является системным динамическим процессом, происходящим при участии
всех типов генов, в том числе регуляторных, среды и случайностей
развития. Говорят, что это процесс
эпигенетический
Слайд 72 Эпигенез — одна из теорий о зародышевом развитии организмов,
предполагающая, что развитие представляет собой процесс последовательного возникновения новообразований.
Слайд 73 В современной биологии и генетике развития под эпигенезом
подразумевают единый системный процесс развития, в котором происходит последовательное развёртывание
генетической информации при участии нейрогуморальных, гормональных и др. факторов
Слайд 74Конкретные исследования в психогенетике.
Эндофенотипы (Строение и функции мозга).
Элементарные и высшие
психические функции. Интеллект. Личность.
Психопатология.
Слайд 75Примерные коэффициенты наследуемости для признаков, относящихся к разным уровням
Слева –
направо:
Социальные установки
Черты личности
Коэффициент интеллекта IQ
Электрическая активность мозга
Отпечатки пальцев
По данным исследования
разлученных МЗ близнецов
Слайд 76Корреляции МЗ и ДЗ близнецов по росту (Rmz=0,96; Rdz=0,32)
Слайд 77Циркадные ритмы частоты сердечных сокращений у разлученных МЗ и ДЗ
близнецов
Представлены коэффициенты наследуемости
Отмечен высокий коэффициент для MZ и практически нулевой
для DZ при круглосуточной регистрации ЧСС
Halberg et al. Journal of Circadian Rhythms 2003 1:2 doi:10.1186/1740-3391-1-2
Слайд 78Объем и размеры мозга
Вклад аддитивного генетического компонента в вариативность характеристик
объема и размеров мозга очень высок и составляет от 82
до 90%.
Остальная вариативность возникает за счет индивидуальной среды.
Данные современных неинвазивных методов
Слайд 79Подобие мозговых структур увеличивается с увеличением генетического подобия
Неродственники ДЗ
близнецы МЗ близнецы
Слайд 80Распределение коэффициентов наследуемости мозговых структур
Слайд 81МЗ близнецы, дискордантные по шизофрении
Слайд 82http://www.loni.ucla.edu/~thompson/OZARKS2001/ipam2001.html
Здоровые партнеры МЗ близнецов, пораженных шизофренией, также демонстрируют дефицит
серого вещества мозга
Слайд 83Наследование ЭЭГ и ВП
Наследуемые типы ЭЭГ (по Vogel)
ЭЭГ МЗ и
ДЗ близнецов
Зрительные ВП МЗ близнецов
Слайд 84Психогенетические исследования интеллекта
Слайд 85Оценка интеллекта
Субтесты – невербальные
-- вербальные
-- арифметические и др.
Когнитивные характеристики
-- полезависимость \ поленезависимость
-- узость \ широта категории
-- гибкость \ ригидность
-- импульсивность \ рефлективность
Слайд 86Спирмен Чарльз Эдвард (1863-1945)
В основе корреляций между субтестами лежит общий
фактор (g-фактор)
Коэффициенты внутрипарной корреляции
Слайд 87Фенотипические корреляции – к. между оценками способностей – статистическая связь
между параметрами (ок. 30%)
В основе фен. корр. может лежать зависимость
обоих параметров от общего фактора (g-фактор)
Кросс-корреляции (к.к)
Близнец 1 близнец 2
Субтест 1 Субтест 1
Субтест 2 Субтест 2
Если к.к.МЗ > к.к.ДЗ, в основе фенотипических корр. может лежать общий генетический контроль признаков
Генетические корреляции (ок. 80%)
Слайд 88Факторы среды
Социальные
Род занятий
Обучение (школа)
Методы развития
Семейная среда
Биологические
Пренатальные
Перинатальные
Недоношенность, родовая травма, гипоксия
Постнатальные
неполноценное питание, интоксикация
Слайд 89Корреляции по IQ для биологических родственников, воспитывающихся вместе
Общих генов
12.5%
25%
50%
100%
Bouchard, T.J.,
and McGue, M. (1981). Familial studies of intelligence: A review.
Science, 212: 1055-1059.
Слайд 90Разложение дисперсии по IQ
Loehlin (1989)
Chipuer (1990)
Devlin (1997)
Слайд 91Корреляции МЗ и ДЗ близнецов по IQ и возраст
McGue et
al. (1993)
Слайд 92Коэффициент наследуемости интеллекта
В младенечестве ≈ 20%
В детстве ≈ 40%
Во взрослом
возрасте ≈ 80%
Слайд 93Вклад генетического компонента с возрастом увеличивается, вклад общей среды совсем
исчезает
Слайд 94Сходство близнецов по общему интеллекту: Лонгитюдное исследование
MZ
DZ
Wilson (1983)
Слайд 95Эффект Флинна (возрастание баллов IQ по тесту Стенфорд-Бине с 1932
по 1997 гг. в США)
Слайд 97Родственники, воспитывающиеся вместе, имеют более сходные оценки IQ, чем воспитывающиеся
врозь
Bouchard, T.J., and McGue, M. (1981). Familial studies of intelligence:
A review. Science, 212: 1055-1059.
Слайд 98Семейный риск умственной отсталости (УО)(Pauls, 1978).
(Среди родственников УО людей
преобладают женщины с УО)
Пол пробанда
Женщины
Мужчины
Пол родственников и степень родства
Слайд 99Вербальные способности. Метод приемных детей. Корреляции между детьми и родителями.
Обычные дети и
Приемные дети и их Приемные дети
их родители биологические родители и родители-усыновители
Слайд 100Различие генетических влияний при нарушениях развития, сопровождающихся снижением интеллекта
Тяжелая у.о.
– сибсы имеют нормальный интеллект (редкий ген, хромосомное нарушение, спонтанная
мутация)
Умеренная у.о. – сибсы также имеют сниженный интеллект (у.о. носит семейный х-р и связана с популяционной вариативностью)
Слайд 101Риск УО для потомков
(Pauls, 1978)
Мать УО, отец здоров
Слайд 102Возможные причины преобладания УО у мужчин
Фрагильная (ломкая) Х-хромосома
Х-сцепленная умственная отсталость
Генетический
импринтинг и большая уязвимость мужчин (?).
Генетический импринтинг – это
наследственный отпечаток (возможно через метилирование), который несут хромосомы, полученные от матери и от отца
Слайд 103Социальный класс и УО
Тяжелые формы УО равномерно распределены по
классам. Легкие и средние преобладают среди неквалифицированных работников (низшие социальные
слои)
Слайд 105Глупость – это не отсутствие ума,
это такой ум.
Слайд 106IQ – сложный количественный признак, зависящий от действия множества генов
с суммирующимся эффектом, и разнообразных влияний среды
Слайд 107Корреляции МЗ и ДЗ близнецов и коэффициенты наследуемости
Слайд 108Социальные установки
Консерватизм
Eaves et al. (1997). Behavior
Genetics, 27: 121-124
Религиозность
Koenig et
al. (1997). J of
Pers, 73: 471-488
Слайд 109Семейные корреляции по религиозности
Слайд 110Наследование антисоциального поведения
Lyons et al. (1995):
Слайд 111Конкордантность близнецов по психопатологии
Слайд 112Конкордантность близнецов по шизофрении по данным различных исследований
Слайд 113Риск заболевания шизофренией для родственников
Слайд 115Наследуемость синдрома дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ) по данным 20
близнецовых исследований (1970-2003)
Слайд 116Частота аффективных расстройств у партнеров МЗ близнецов
UP – униполярная
депрессия, BP - биполярная
McGuffin, P. (2003). Heritability of bipolar affective
disorder and the
Genetic relationship to unipolar depression. Arch Gen Psychiatry, 6: 497-502.
Слайд 117Риск депрессии у мужчин и женщин первой степени родства
(Kendler et
al., 1999)
Родственники
Слайд 118Болезнь Альцгеймера
– это прогрессирующее заболевание центральной нервной системы, сопровождающееся потерей
кратковременной памяти, утерей навыков, замедленностью мышления. Болезнь развивается у пожилых
людей (старше 50 лет). В клетках мозга таких больных наблюдается избыток амилоидного белка.
Слайд 120Главными факторами риска для болезни Альцгеймера являются: пожилой возраст, семейные
случаи (особенно с ранним началом) и болезнь Дауна. Активная творческая
деятельность и высокий уровень образования уменьшают риск заболевания.
Слайд 122Психогенетические исследования темперамента и личности
3-факторная модель личности Г.Айзенка. экстраверсия, нейротизм
, психотизм.
Goldberg (1981). экстраверсия, доброжелательность,
добросовестность, нейротизм и открытость опыту.
Слайд 123 у детей выделяют базовую модель с двумя дополнительными факторами:
6-й фактор - Раздражительность (Irritability) ; 7-й фактор, Активность (Activity),
Слайд 124Современная психогенетика располагает весомыми доказательствами в пользу связи темперамента с
генотипом. Начиная с младенческого возраста, МЗ близнецы демонстрируют гораздо более
высокое сходство по чертам темперамента, чем ДЗ близнецы. Для последних характерны чрезвычайно низкие оценки внутрипарного сходства. Такие соотношения свидетельствуют в пользу гипотезы о неаддитивных эффектах действия генов на вариативность темперамента.
Исследования свойств личности в психогенетике базируется в основном на факторно-аналитическом подходе к изучению личности, который предполагает, что личность представляет собой иерархически организованную структуру: психологические особенности низшего порядка образуют совокупности взаимосвязанных характеристик (синдромы); те, в свою очередь, группируются в системы более высокого уровня и т.д.
Современная психогенетика располагает весомыми доказательствами в пользу связи темперамента с генотипом. Начиная с младенческого возраста, МЗ близнецы демонстрируют гораздо более высокое сходство по чертам темперамента, чем ДЗ близнецы. Для последних характерны чрезвычайно низкие оценки внутрипарного сходства. Такие соотношения свидетельствуют в пользу гипотезы о неаддитивных эффектах действия генов на вариативность темперамента.
Исследования свойств личности в психогенетике базируется в основном на факторно-аналитическом подходе к изучению личности, который предполагает, что личность представляет собой иерархически организованную структуру: психологические особенности низшего порядка образуют совокупности взаимосвязанных характеристик (синдромы); те, в свою очередь, группируются в системы более высокого уровня и т.д.
Слайд 125Психогенетические исследования «Большой пятерки» и других подобных характеристик свидетельствуют о
вкладе генотипа в вариативность личностных черт, который составляет примерно 30–50%.
Среди факторов среды приоритетной является различающаяся (индивидуальная) среда. Факторы общей среды в большинстве исследований обнаруживают очень низкие, практически нулевые, эффекты.
Для некоторых черт личности (например, стремления к новым впечатлениям, связанным с рисками) удается обнаружить конкретные гены с довольно значительными эффектами порядка 4–10%.
Некоторые недавние возрастные психогенетические исследования личностных черт указывают на значительные наследственные эффекты у подростков. Коэффициенты наследуемости некоторых черт в этом возрасте достигают 70–80%.