斯蒂芬·许(Stephen Hsu)的认知基因组学

||对话

史蒂夫·许肖像徐志鸿是研究和研究生研究的副校长,理论物理学教授亚博体育官网密歇根州立大学.他在加州理工学院和伯克利分校接受教育,是哈佛大学的初级研究员,并在耶鲁大学和俄勒冈大学担任教职。他也是被赛门铁克收购的信息安全初创公司SafeWeb的创始人。徐是一名科学顾问华大基因研究院和它的一个成员认知基因组学实验室

路加福音Muehlhauser首先,我想让我们的读者熟悉一些与认知能力的遗传结构相关的基本事实,这是我从a演讲你在2013年2月给出:

  • 人类基因组大约有30亿碱基对但是人类彼此非常相似,所以我们彼此之间只有大约300万个碱基对不同。
  • 因为有这么多的重复,我们可以很容易地存储地球上每个人的整个基因组(每个基因组约3mb,压缩)。
  • 扫描一个人的单核苷酸多态性成本约200美元;扫描他们的整个基因组需要花费1000美元或更多。
  • 但是,基因分型的成本下降得如此之快,SNPs可能很快就不重要了,因为只对整个基因组进行测序会更简单、更便宜。
  • 开始了解基因结构认知能力,我们可以将其与基因结构进行比较高度因为身高和认知能力的遗传结构在本质上是相同的。
  • 例如:(1)身高和认知能力是相对的稳定的可靠的(2)身高和认知能力,这意味着如果你多次测量一个人的身高或认知能力,你每次都会得到大致相同的结果有效的(3)身高和认知能力都很高,因为它们能“衡量真实的东西”,可以预测各种生活结果,比如收入可遗传的(4)身高和认知能力均较高多基因这意味着许多不同的基因决定了身高和认知能力。
  • 所有的认知观察指标——例如词汇量、数字回忆(短期记忆)、解决数学谜题的能力、空间旋转能力、认知反应时间——似乎都是正相关的。正因为如此,我们可以(有损地)将一个人在不同认知测试中的得分数据压缩成一个数字,我们称之为智商,这个数字可以预测他们的得分所有认知测试,以及收入、教育程度、工作表现和死亡率等生活指标。
  • 这与一些民间观点相矛盾。例如,父母经常认为“约翰尼数学很好,所以他可能不擅长语言。”但事实上,数据表明,数学能力可以很好地预测语言能力,因为(大致上)所有的认知能力都是呈正相关的。
  • 按照惯例,智商在人群中呈正态分布,均值为100,标准差为15。
  • 文化中性的认知测试,比如推理非常与智商紧密相关(0.9)。所以你可以很好地利用这些数据来评估一个人的智商(以及他们的语言能力、空间旋转能力、短期记忆、认知反应时间等)只有这样的一个测试瑞文推理
  • 通过训练来提高认知测试的分数是非常困难的。在大型研究中,似乎数千美元的训练可以提高你的分数,只是标准偏差的一小部分。
  • 额外的智商点看起来确实很“重要”——即使智商高于145。例如,著名科学家的平均智商(IQ 160)远远高于博士的平均智商(IQ 130)。此外,在一项对13岁被认定为天才儿童的纵向研究中,“万分之一”水平的儿童比“万分之一”水平的儿童有更好的生活结果,即使他们通常都接受了“天才儿童”的发展道路。

这其中的一个细节和参考来源是剑桥智力手册

在我们继续之前,Stephen,你对我的总结有什么要更正或澄清的吗?或者你想向我们的读者推荐其他的资料来源吗?


斯蒂芬·许以下是我对总结的几点看法,这个总结很好:

  1. 瑞文的相关系数可能不高到0.9,实际上可能是0.8左右。这些数字会随着研究的不同而波动。一般来说,如果两个测试的智商值与g的相关度为> .75左右,那么这两个测试就可以被认为是有效的“智商测试”。这是大多数标准化测试的情况,如ACT、SAT、GRE等。
  2. Roe研究参与者的平均智商相当高,但我怀疑杰出科学家的平均智商(所有领域的平均智商)是160;可能会低一点,145度。在任何情况下,Roe和SMPY数据都足以表明,在STEM中智商高于130的情况下,智商的回报是不重要的。

看来你听懂我的话了。你的问题的答案可能已经在里面了,但我很乐意进一步讨论和澄清。


路加福音我们是否已经确定了与认知能力相关的基因?我们识别与其他多基因特征(如身高)相关的基因的历史,能告诉我们识别与认知能力相关的基因的前景吗?


斯蒂芬:最近的结果大量的与受教育程度相关的基因的GWAS发表在科学.在这个大型合作项目中,一亚博体育官网些研究人员不愿意公开宣称这些撞击与认知能力有关(与之相反的是,责任心,这也会对教育的成功产生积极的影响)。但如果你仔细阅读这篇论文,你会发现有很好的证据表明等位基因实际上与认知能力(g或智商)有关。

在上面的链接中,你可以找到一个历史图表:

几支安打

这个图表显示了GWAS命中的数量与身高、BMI等样本大小之间的关系。一旦超过了发现最大影响等位基因的最小样本量(大的MAF,大的效应量),人们通常期望在较低的MAF /效应量下稳定地积累新的打击。我希望g. (MAF =小等位基因频率)也能取得同样的进展。人群中常见的变异比罕见的变异更容易被发现。)

我们无法预测获得g的大部分加性方差所需的样本量(这取决于等位基因分布的细节),但我猜大约100万个基因型加上相关的g分数就足够了。我们究竟何时能达到这个样本量还不清楚,但我认为最困难的是获得表现型数据。在几年内,超过一百万人将被进行基因分型,但可能我们只会得到一小部分人的g分数。


路加福音:您能给我们描述一下您目前在华大基因所做的工作的目标和方法吗?


斯蒂芬当前位置华大基因认知基因组学项目的目标是了解人类认知的基因结构。显然,这项工作有许多潜在的应用,从深入的人类历史(进化)到药物发现,再到基因工程。但我的主要兴趣是知识。

该方法很简单:获得基因型和表型数据,寻找统计关联(GWAs)。更具体地,我们希望确定与表型相关基因型的多基因模型的参数。(这是尚未确定的“基本常数”一组“基本常数”是生物学世界中最有趣的兆字节最有趣的信息之一。)该模型中的前期术语是线性的(意味着我们保证了从简单技术的一定程度的进展),但最终我们将对非线性校正(外科,基因 - 基因相互作用,优势等)感兴趣。

我们从寻找高g值的个体开始,因为作为离群值,他们在每一美元的测序中产生更多的统计力。测序的成本仍然是我们的主要制约因素,而且至少在未来几年内仍将如此。例如,为我们的2000名高g志愿者进行测序的成本高达数百万美元。我还觉得,鉴于我的背景,我有合理的洞察力,在哪里找到和如何从高g尾招募志愿者。

最终,我希望世界各地的基因组实验室能够合作,以g作为表现型变量之一,建立一个公共数据仓库。

链接

国际合作伙伴描述全球联盟,以确保基因组和临床数据的安全共享


路加福音你认为“重复胚胎选择”在未来几十年里,通过遗传选择来扩大认知能力的可行性有多大?

给我们的读者的背景:重复胚胎选择是一种合理的选择未来这是一项技术,它可以让人类对智力进行强有力的基因选择,而无需在每代人之间等待15-20年。这是第一次描述在MIRI的常见问题解答中有详细说明不确定的未来项目(见Rayhawk等人2009年),后来在一本书(米勒2012年),并最终发表在一份期刊上麻雀(2013)


斯蒂芬:对于从多能干细胞中产生配子的具体挑战,我没有特别的见解。这不是我的专长。然而,我相信对g等性状的基因组选择是可能的。我会感到惊讶,如果在分析数百万genotype-phenotype对,我们不能产生一个预测模型,抓住,说,50%的方差在g。这意味着,约,我们可以预测g基因型与标准有点误差小于总体标准偏差(例如,10的智商;注意,我不认为g在现实世界中的“意义”比在这个大小的误差范围内更好地定义)。这意味着在基本的生殖技术得到控制的情况下,对g的选择可以相对有效地进行。

我认为有充分的证据表明,现有的遗传变异在人类人口(即等位基因影响情报发现今天的集体世界人口,但不一定是一个人)都可以组合在一起以产生一个表型远远超出任何人类历史上见过。这不会让动物或植物育种家感到惊讶——对玉米、奶牛、鸡、果蝇等进行的实验已经改变了许多标准差(例如,在玉米的情况下+30 SD)的种群均值。

让我补充一点,在我看来,每个社会都必须自己决定(例如,通过民主程序)它是想让或禁止相当于基因工程的活动合法化还是禁止。聪明的人有理由不同意这样的行为是否明智。

链接:

"只有他完全醒着"

麦克斯韦妖和基因工程

上位vs可加性

影响已被选择性状的有害变异是罕见的,而且影响很小


路加福音当前位置认知能力遗传学方面的研究往往比诸如身高等遗传学方面的研究更具争议。你认为这是为什么呢?你或你同事的工作是否因为这些问题而变得更加困难?


斯蒂芬参考译文考虑到我们在种族问题上的艰难历史,人们对认知能力受到基因强烈影响的观点感到不安是可以理解的。在最坏的情况下,人们可能会发现,由于等位基因频率的变化,历史上孤立的人类群体的平均认知遗传能力有所不同。我要强调的是,目前我们对智力遗传学的理解还太初级,无法在这个问题上得出明确的结论。

在极端情况下,一些学者和社会活动家强烈反对任何关于认知能力基因的研究。亚博体育官网考虑到人类大脑——它的运作,一个简单的基因蓝图,进化史——是宇宙中最伟大的科学奥秘之一,我无法理解这个观点。


路加福音你认为一个真正超常的人类智力是什么样的?


斯蒂芬我想我们在这方面已经有了一些暗示。以约翰·冯·诺伊曼为例,他被广泛认为是20世纪最伟大的智者之一,也是一位著名的博学多才。他在数学、物理、核武器研究、计算机体系结构、博弈论和自动机理论等领域做出了重要贡献。亚博体育官网

除了抽象的推理能力,冯·诺伊曼还有惊人的心算能力和过目不忘的记忆力。在我看来,基因型的存在与表现型相对应,远远超出了冯·诺伊曼的范畴,就像他超越了一个正常人一样。

在我的一生中,我认识了许多聪明的人。我知道普朗克、冯劳厄和海森堡。保罗·狄拉克是我的姐夫;里奥·西拉德和爱德华·特勒是我最亲密的朋友;阿尔伯特·爱因斯坦也是我的好朋友。但他们中没有一个人的头脑像简西[约翰]冯·诺伊曼那样敏捷和敏锐。我经常当着这些人的面说这句话,从来没有人质疑过我。

——诺贝尔奖得主尤金·维格纳

你知道吗,赫伯,我的思维比你快多了。这就是冯·诺伊曼比我快多了。

——诺贝尔奖得主恩里科·费米对他以前的博士生赫伯·安德森说。

他的非凡能力之一是他的绝对记忆力。据我所知,冯·诺伊曼有一次读了一本书或一篇文章,就能一字不漏地把它引用回来;而且,他可以在数年后毫不犹豫地这么做。他还能毫不逊色地把它从原文翻译成英语。有一次,我测试他的能力,请他告诉我《双城记》是怎么开始的。于是,他立即开始背第一章,不停地背,直到十到十五分钟后被要求停下来。

——数学家和计算机先驱赫尔曼·戈德斯坦

我一直认为冯·诺伊曼的大脑表明他来自另一个物种,一种超越人类的进化,

——诺贝尔奖得主汉斯·贝特。

链接:

维基百科:约翰·冯·诺伊曼

差异是巨大的

"只有他完全醒着"


卢克:谢谢你,斯蒂芬!