Project

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Detection of Rare Variants of Working Memory by Using Phenotypic Extremes

English title Detection of Rare Variants of Working Memory by Using Phenotypic Extremes
Applicant Papassotiropoulos Andreas
Number 163434
Funding scheme Project funding (Div. I-III)
Research institution Fakultät für Psychologie Universität Basel
Institution of higher education University of Basel - BS
Main discipline Neurology, Psychiatry
Start/End 01.11.2015 - 31.10.2018
Approved amount 658'082.00
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Keywords (3)

behavioral genetics; working memory; exome sequencing

Lay Summary (German)

Lead
Gene sind sowohl für die normale Gedächtnisleistung, als auch für die Entstehung von neuropsychiatrischen Erkrankungen entscheidend. Dieses Projekt dient der Identifizierung solcher Gene, um die molekularen Prozesse des menschlichen Gedächtnisses besser zu verstehen. Dadurch können hoffentlich Informationen für die Entwicklung besserer Therapien neuropsychiatrischer Erkrankungen gewonnen werden.
Lay summary

Sich für eine kurze Zeit Informationen merken zu können – zum Beispiel eine Telefonnummer –, ist eine grundlegende Fähigkeit des menschlichen Gehirns. Dieses sogenannte Arbeitsgedächtnis macht uns fähig, die uns umgebende Umwelt zu verstehen.  Seit einigen Jahren ist bekannt, dass Gene sowohl für unsere Merkfähigkeit, als auch für die Entstehung von neuropsychiatrischen Erkrankungen (wie z.B. Schizophrenie) entscheidend sind. Das Ziel dieses Projektes ist, solche Gene zu identifizieren. Dafür wurde eine Gruppe von gesunden jungen Probandinnen und Probanden ausgewählt, die über ein besonders gutes Arbeitsgedächtnis verfügen. Wir werden dann in dieser Gruppe nach Genvarianten suchen, welche überzufällig häufig vorkommen. Insbesondere werden wir nach solchen Genvarianten Ausschau halten, die in den kodierenden Regionen unseres Genoms vorkommen, die also die Proteinfunktion beeinflussen. Die Ergebnisse diese Projektes werden dazu beitragen, die molekularen Grundlagen wichtiger Gedächtnisprozesse und psychiatrischer Erkrankungen zu verstehen. Die Ergebnisse werden eine gute Ausgangslage für die Entwicklung von Medikamenten zur Therapie von Gedächtnisstörungen und psychiatrischen Erkrankungen bieten. 

 

Direct link to Lay Summary Last update: 29.09.2015

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Publications

Publication
Predicting emotional arousal and emotional memory performance from an identical brain network
Loos Eva, Egli Tobias, Coynel David, Fastenrath Matthias, Freytag Virginie, Papassotiropoulos Andreas, de Quervain Dominique J.-F., Milnik Annette (2019), Predicting emotional arousal and emotional memory performance from an identical brain network, in NeuroImage, 1.
Genetic estimators of DNA methylation provide insights into the molecular basis of polygenic traits
Freytag Virginie, Vukojevic Vanja, Wagner-Thelen Holger, Milnik Annette, Vogler Christian, Leber Markus, Weinhold Leonie, Böhmer Anne C., Riedel-Heller Steffi, Maier Wolfgang, de Quervain Dominique J.-F., Ramirez Alfredo, Papassotiropoulos Andreas (2018), Genetic estimators of DNA methylation provide insights into the molecular basis of polygenic traits, in Translational Psychiatry, 8(1), 31-31.
Brain scans from 21,297 individuals reveal the genetic architecture of hippocampal subfield volumes
van der Meer Dennis, Rokicki Jaroslav, Kaufmann Tobias, Córdova-Palomera Aldo, Moberget Torgeir, Alnæs Dag, Bettella Francesco, Frei Oleksandr, Doan Nhat Trung, Sønderby Ida E., Smeland Olav B., Agartz Ingrid, Bertolino Alessandro, Bralten Janita, Brandt Christine L., Buitelaar Jan K., Djurovic Srdjan, van Donkelaar Marjolein, Dørum Erlend S., Espeseth Thomas, Faraone Stephen V., Fernández Guillén, Fisher Simon E., Franke Barbara, et al. (2018), Brain scans from 21,297 individuals reveal the genetic architecture of hippocampal subfield volumes, in Molecular Psychiatry, 1.
Genome-Wide Temporal Expression Profiling in Caenorhabditis elegans Identifies a Core Gene Set Related to Long-Term Memory
Freytag Virginie, Probst Sabine, Hadziselimovic Nils, Boglari Csaba, Hauser Yannick, Peter Fabian, Gabor Fenyves Bank, Milnik Annette, Demougin Philippe, Vukojevic Vanja, de Quervain Dominique J.-F., Papassotiropoulos Andreas, Stetak Attila (2017), Genome-Wide Temporal Expression Profiling in Caenorhabditis elegans Identifies a Core Gene Set Related to Long-Term Memory, in The Journal of Neuroscience, 37(28), 6661-6672.

Collaboration

Group / person Country
Types of collaboration
Prof. Dominique de Quervain / Division of Cognitive Neuroscience / University of Basel Switzerland (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
- Publication
- Research Infrastructure
- Exchange of personnel
Prof. Sven Cichon / Division of Medical Genetics / University of Basel Switzerland (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
- Publication
- Exchange of personnel
Prof. Niko Beerenwinkel / Computational Biology Group / ETH Zurich, D-BSSE Switzerland (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
- Publication
- Exchange of personnel

Abstract

Background: i) Working memory, which represents a limited capacity neural network capable of actively maintaining task-relevant information during the execution of a cognitive task, is a key cognitive trait well amenable to behavioral genetic studies: working memory is heritable, can be assessed in a valid and reliable manner, and has well-defined neural correlates. Working memory deficits are a key component of psychiatric disorders such as schizophrenia, bipolar disorder, and attention-deficit hyperactivity disorder (ADHD). Although human genetic studies have identified several common variants related to working memory, a major portion of the heritability, partly based on rare variants, remains unexplained, a phenomenon commonly termed “missing heritability”.ii) Recent advances in DNA sequencing technology are transforming human and medical genetics by enabling whole-exome and whole-genome sequencing at high coverage, thereby allowing the identification of rare variants. Aim: To identify rare variants associated with working memory performance.Methods: We will perform high-coverage exome sequencing in phenotypic extremes, i.e. groups of healthy young individuals with particularly high or low working memory performance. Independent samples will be used for replication of the top findings.Expected value: By identifying rare variants related to working memory performance, this study will generate novel findings regarding the “missing heritability” of working memory and will help to improve understanding -and hopefully treatment- of working memory-related psychopathological conditions, such as schizophrenia and attention deficit syndromes.
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