Genetic basis of affective and cognitive empathy

Co to jest empatia?

Empatia stanowi kluczowy komponent społecznego poznania i jest źródłem zachowania prospołecznego. Współczesne wielowymiarowe ujęcie empatii zakłada dwa jej aspekty: emocjonalny – współodczuwanie stanu emocjonalnego drugiej osoby i troskę względem niej, oraz poznawczy – zrozumienie tego, co czuje druga osoba (Decety i wsp. 2015). Metaanalizy zarówno wyników badań bliźniąt (ujęcie klasycznej genetyki zachowania), jak i danych pokazujących udział genów kandydatów (ujęcie genetyki molekularnej) wskazują na wpływ genów na poziom empatii emocjonalnej i poznawczej (Knafo i Uzefovsky 2013). Do oceny związku między genami kandydatami a poziomem empatii emocjonalno-poznawczej stosuje się głównie miary samoopisowe, np. Iloraz Empatii (Empathy Quotient – EQ; Baron-Cohen i Wheelwright 2004), z Indeksu Reaktywności Interpersonalnej (Interpersonal Reactivity Index – IRI; Davis i wsp. 1994) skale osobistej przykrości (OP) i empatycznej troski (ET) do pomiaru empatii emocjonalnej oraz skale przyjmowania perspektywy (PP) z IRI i Test do Identyfikacji Stanów Umysłowych z Oczu (Reading the Mind in the Eyes Test – RMET; Baron-Cohen i wsp. 2001) do pomiaru empatii poznawczej. Ponadto do pomiaru empatii wykorzystywane są różne zadania behawioralne, np. rozpoznawanie emocji na zdjęciach. Praca stanowi przegląd najważniejszych danych dotyczących odziedziczalności empatii uzyskanych na podstawie wyników badań bliźniąt oraz wybranych genów kandydatów mających związek z empatią poznawczą i emocjonalną, mierzonych najbardziej uniwersalnymi testami do pomiaru empatii, i wskazuje jednocześnie na udział czynników środowiskowych w kształtowaniu różnic indywidualnych w poziomie empatii.

Odziedziczalność empatii – badania bliźniąt

Najwięcej danych dotyczących odziedziczalności empatii (odziedziczalność to metoda statystyczna, która pozwala na określenie wielkości udziału genów w ogólnej wariancji cechy) dostarczają klasyczne badania bliźniąt (Plomin 1997). Powszechnie odziedziczalność (heritability – h2) jest szacowana na podstawie korelacji dla bliźniąt monozygotycznych (MZ) i dizygotycznych (DZ), poprzez podwojenie różnicy między korelacją empatii u bliźniąt MZ i DZ (metoda Falconera) (Oniszczenko 1999; Plomin 1997).
Wyniki metaanalizy danych obejmujących 1655 par bliźniąt w różnym wieku (Knafo i Uzefovsky 2013) oraz 250 par bliźniąt (Hatemi i wsp. 2015) pod kątem odziedziczalności różnic indywidualnych w empatii pokazały, że h2 wynosi 0,30, czyli zmienność fenotypowa empatii w 30% jest determinowana przez geny, a w 70% przez czynniki pozagenetyczne (tab. 1). Analiza h2 z uwzględnieniem dwóch wymiarów empatii pokazała, że h2 dla empatii poznawczej wynosi 0,26, a dla empatii afektywnej 0,30 (Knafo i Uzefovsky 2013). Tak duży udział czynników środowiskowych w zmienności fenotypowej empatii, szczególnie poznawczej, otwiera możliwości dla oddziaływań modelujących poziom empatii. Szczególnie jest to widoczne w pierwszych etapach rozwoju dziecka.
W badaniu podłużnym, w którym badano dzieci od 14. do 36. miesiąca życia, odziedziczalność empatii wahała się od 0,19 do 0,44 (Knafo i wsp. 2009). Pokazuje to, że odziedziczalność empatii, podobnie jak IQ (Bouchard 2013), zmienia się z wiekiem (Davis i wsp. 1994) i w dużym stopniu jest kształtowana przez środowisko. Wiele czynników środowiskowych, takich jak styl rodzicielski, cechy członków rodziny, edukacja czy wpływ grupy rówieśniczej, odgrywa dużą rolę w rozwijaniu empatii poprzez modelowanie zachowań empatycznych (Eisenberg i wsp. 1991; Hastings i wsp. 2007; Knafo i Uzefovsky 2013). Stwierdzono dodatnią korelację między poziomem empatii rodziców i zachowaniami empatycznymi dzieci (Eisenberg i wsp. 1991), a także między poziomem empatii wśród rodzeństwa (Tucker i wsp. 1999). Młodsze dzieci zwykle naśladowały zachowania emocjonalne starszych dzieci, najczęściej tej samej płci. Różne oddziaływania proponowane przez system edukacji, np. zadania projektowe czy odpowiednie gry, wspierają rozwijanie zachowań empatycznych u dzieci na różnych etapach rozwoju, jednocześnie obniżając ryzyko wystąpienia zachowań antyspołecznych (Cooke i wsp. 2007; Feshbach i Feshbach 2009; Leiberg i wsp. 2011; Kral i wsp. 2018; Hastings i wsp. 2011).

Geny kandydujące empatii

Do głównych genów kandydatów mających związek z empatią zalicza się geny kodujące receptor dla hormonów: oksytocyny i wazopresyny (Huetter 2017). Działanie obydwu hormonów wiąże się m.in. z regulacją procesów emocjonalnych i poznawczych (Wójciak i wsp. 2012). Poziom empatii związany jest również ze zmiennością genetyczną układów neurotrans-miterów (np. GABA, serotoniny, dopaminy), genów kodujących kanabinoidy, opioidy, genów kodujących kortykosteroidy, hormony płciowe czy genów regulujących procesy komórkowe czynników transkrypcyjnych (ZNF804A), czynników wzrostu i rozwoju (np. BDNF) (Huetter 2017). Metaanaliza Huettera (2017) wskazuje na udział 25 genów (w tym 37 polimorfizmów) powiązanych z poziomem empatii poznawczej i emocjonalnej (Huetter 2017), które szczegółowo opisano w tabeli 2.

Gen kodujący receptor oksytocyny

Dotychczas najwięcej danych wskazuje na związek empatii z genem kodującym receptor oksytocyny – OXTR (Rodrigues i wsp. 2009; Wu i wsp. 2012; Wade i wsp. 2014; Montag i wsp. 2013; Thompson i wsp. 2011; Huetter i wsp. 2016; Huetter 2017). U ludzi OXTR (ID: 5021) znajduje się na chromosomie 3 (3p25.3), obejmuje 17 kbp (kilobase pair, tysiąc par zasad), zawiera cztery eksony i trzy introny, koduje 389-aa polipeptyd z 7 domenami transbłonowymi należącymi do rodziny receptorów sprzężonych z białkiem G klasy I (Gimpl i Fahrenholtz 2001; Zingg i Laporte 2003). Jak podaje Huetter (2017), aż 229 badań wskazuje na związek empatii z SNP (single nucleotide polimorphism, polimorfizm pojedynczego nukleotydu) OXTR, z tego 59 badań wskazuje na polimorfizm rs53576, 40 – na rs2254298, 16 – na rs1042778 i 11 – na rs237887.
Większość badań uwzględnionych przez Huettera (2017) dotyczy SNP występującego w trzecim intronie genu OXTR, tzw. rs53576, który wykazuje związek z poziomem empatii w zależności od rodzaju nukleotydu. Polimorfizm rs53576 występuje jako AA, GA lub GG, z których obecność układu nukleotydów GG najczęściej ma związek z ekstrawersją i empatią, co pokazano w ramach metaanalizy 24 badań (Li i wsp. 2015). Osoby o genotypie GG (rs53576) przejawiają wyższy poziom poznawczej i afektywnej empatii niż posiadacze jednego lub dwóch alleli A (Rodrigues i wsp. 2009; Smith i wsp. 2014). Ponadto stwierdzono, że również na poziomie genetycznym występują różnice płciowe w poziomie empatii. Huetter (2016) wskazał na dodatni związek między polimorfizmem rs53576 OXTR a poziomem empatii emocjonalnej (ET) u kobiet w porównaniu z mężczyznami. Bakermans-Kranenburg i wsp. (2011) zaobserwowali wzrost przejawiania empatycznej troski względem płaczących dzieci u matek, które posiadały choć pojedynczy allel G w rs53576 genu OXTR w porównaniu z matkami niemającymi tego allela.
Mimo licznych doniesień o powiązaniach empatii, głównie afektywnej, z polimorfizmem rs53576 OXTR są też badania, które go nie potwierdzają (Wu i wsp. 2012; Montag i wsp. 2012). Do innych polimorfizmów będących przedmiotem zainteresowania należą rs2254298 (Brüne 2012; Thompson i wsp. 2011; Wu i wsp. 2012), rs2268493 (Wu i wsp. 2012), rs2268498 (Christ i wsp. 2016) i rs237887 (Wu i wsp. 2012) (tab. 2). W badaniu Wu i wsp. (2012) polimorfizmy genu OXTR rs2268493 i rs2268491 były związane z empatią poznawczą, a rs237887 i rs4686302 z empatią emocjonalną.
Dotąd niewiele badań wskazało na oddziaływanie genotyp – środowisko w różnicowaniu poziomu empatii. Brüne i wsp. (2012) pokazują, że polimorfizm rs53576-G OXTR zwiększa indywidualną wrażliwość na oddziaływanie środowiska, szczególnie na wczesnych etapach rozwoju, i może prowadzić do wyższej empatii. Thompson i wsp. (2011) zaobserwowali interakcję między polimorfizmem genu OXTR rs2254298 a jakością środowiska rodzinnego. Ze wszystkich czterech grup biorących udział w badaniu (po dwie grupy heterozygot AG i dwie homozygot GG), które różniły się między sobą obecnością trudnych doświadczeń w dzieciństwie, najwyższy poziom objawów depresyjnych i lękowych miały dziewczęta z grupy heterozygotycznej o trudnych doświadczeniach w porównaniu z pozostałymi grupami. Tym samym ekspozycja na niekorzystne warunki środowiskowe zwiększyła szanse na aktywację genów kandydatów, w tym wypadku polimorfizmu AG w OXTR rs2254298, prowadząc do zmniejszonego poziomu empatii.
Wśród osób z zaburzeniami ze spektrum autyzmu (LoParo i Waldman 2015) obserwuje się występowanie polimorfizmów OXTR rs7632287, rs237887, rs2268491 i rs2254298, które dotychczas powiązano z objawami autyzmu, a które bezpośrednio wykazują związek z obniżonym poziomem empatii. W badaniu Brüne’a (2012) stwierdzono, że genotyp A rs2254298 stanowił „allel ryzyka” przy stanach charakteryzujących się trudnościami w empatii poznawczej (PP), np. w zaburzeniach ze spektrum autyzmu, depresji czy zaburzeniach lękowych. Podobnie w badaniu Thompson i wsp. (2011), ten sam polimorfizm SNP OXTR rs2254298 był związany z lękiem społecznym, depresją i deficytami w zakresie teorii umysłu. Z kolei Davis i wsp. (2014) wskazali, że polimorfizm rs2268493 jest powiązany ze społeczno-poznawczymi problemami u osób z objawami schizofrenii, szczególnie przy obecności allela T.

Gen kodujący receptor wazopresyny

Kolejnym genem, którego polimorfizm wiąże się z reakcją empatyczną, jest gen kodujący receptor wazopresyny AVPR1A (ID: 552) zlokalizowany na chromosomie 12 (12q14.2). Ludzki receptor AVPR1A składa się z dwóch egzonów (część kodująca) oddzielonych intronem (część niekodująca) o długości 2,2 kbp i należy do rodziny białek wiążących typu G (Thibonnier i wsp. 2000).
Większość badań dotyczących ludzkiego genu AVPR1a koncentrowała się na dwóch obszarach regulacyjnych, określanych jako RS1 (powtórzenie czterech nukleotydów: GATA) i RS3 (trzy powtarzalne sekwencje w tym regionie, które są polimorficzne: powtórzenie dwóch nukleotydów A (GT)25, kompleks (CT)4, powtórzenie TT-(CT)8--(GT)24) (Israel i wsp. 2008). Posiadacze dłuższej wersji allela w RS3 w czasie eksperymentu z użyciem gier (gra ultimatum i gra dyktatora) obdarowywali partnerów gry mniejszą sumą pieniędzy (Knafo i wsp. 2008). Ponadto w innym badaniu (Avinun i wsp. 2011) wykazano, że u 3,5-letnich dzieci polimorfizm RS3 wiązał się z wyższym poziomem zachowań altruistycznych.
Większość badań potwierdza hipotezy dotyczące roli oksytocyny i wazopresyny w zdolności do empatyzowania (Chakrabarti i wsp. 2009; Rodrigues i wsp. 2009), jednak niewiele z nich dotyczy interakcji obu neuropeptydów w powstawaniu reakcji empatycznej. Uzefovsky i wsp. (2015) po raz pierwszy zwrócili uwagę na obecność odrębnych szlaków związanych z empatią poznawczą i emocjonalną. Wyniki badań w grupie 367 osób wskazały na obecność asocjacji między genem OXTR a empatią emocjonalną oraz genem AVPR1 a empatią poznawczą. Osoby z polimorfizmem SNP w intronie OXTR (G>A) przejawiały wyższy poziom empatii emocjonalnej (ET, OP) w porównaniu z osobami z polimorfizmem (A>G) w tym samym rejonie. Nie zaobserwowano różnic w poziomie empatii poznawczej. Przeciwnie, polimorfizm w obszarze promotora genu AVPR1a wykazał związek jedynie z empatią poznawczą, a nie emocjonalną.
Osoby z krótszą wersją allela w RS3 tego genu przejawiały wyższy poziom empatii poznawczej w porównaniu z osobami posiadającymi jego dłuższą wersję, tzw. 327. Interakcja między genotypami OXTR-A i AVPR1a nie była znaczącym predyktorem empatii.

Geny związane z układem neurotransmiterów

Układ serotoninergiczny pełni funkcję moderującą w percepcji społecznej. Zmienność w obrębie genu kodującego receptor hydroksy-tryptaminy 2A (HTR2A, ID: 3356, 13q14.2) wykazała związek z empatią poznawczą (PP), ale też empatią emocjonalną (OP) (Gong i wsp. 2015). Wyższy poziom OP i PP obserwowano u osób o genotypie TT>CT>CC. Również w obrębie kolejnego genu, SLC6A4 (ID: 6532; 17q11.2), kodującego tzw. transporter serotoniny (SERT lub 5-HTT), w obszarze promotorowym 5-HTTLPR zaobserwowano obecność polimorfizmu wykazującego związek z poziomem empatii emocjonalnej. Obecność krótkich alleli w 5-HTTLPR prowadzi do spadku ekspresji białka i zwiększonego poziomu OP w porównaniu z innymi typami polimorfizmu (Gyurak i wsp. 2013) (tab. 2).
Kolejnym neuroprzekaźnikiem, który ma znaczący wpływ na funkcjonowanie społeczne, jest dopamina (Insel i Fernald 2004; Preston 2013). Oksytocyna i wazopresyna modulują receptory dopaminergiczne w prążkowiu (striatum), korze nadoczodołowej (orbitofrontal cortex) czy innych obszarach mózgu związanych ze społecznym poznaniem. Spośród kilku genów kodujących receptory sieci dopaminergicznych szczególne znaczenie w kwestiach związanych z poznaniem społecznym może mieć gen DRD4 (Skuse i Gallagher 2009; Knafo i wsp. 2008). Ekspresja tego genu zachodzi w strukturach istotnych dla empatii afektywnej, takich jak ciało migdałowate (amygdala), ale też związanych z empatią poznawczą, takich jak kora przedczołowa (prefrontal cortex) (Decety i Lamm 2006). Gen DRD4 (ID: 1815) występuje na chromosomie 11 (11p15.5) w genomie człowieka i koduje podtyp D4 receptora dopaminowego. Jego długość to 3402 kbp. DRD4 zawiera 4 eksony, a wewnątrz niego występuje wiele polimorfizmów (Van Tol i wsp. 1991). W celach badawczych wydzielono dwa podzbiory – geny o allelach długich, czyli mające 6 powtórzeń i więcej, oraz geny o allelach krótkich, czyli zawierające 2–5 powtórzeń tandemowych (variable number tandem repeat – VNTR).
Uzefovsky i wsp. (2014) w swoich badaniach pokazali, że kobiety mające allel 7R osiągały wyższe wyniki empatii poznawczej niż kobiety, które go nie posiadają, natomiast mężczyźni mający ten allel osiągali niższe wyniki w testach od mężczyzn, którzy go nie posiadają (Uzefovsky i wsp. 2014). Wyniki te są spójne z twierdzeniem, że płeć może różnicować aktywność dróg dopaminergicznych (Wang i wsp. 2012). Ponadto wykazano związek między obecnością allela 7R w DRD4 a zachowaniami prospołecznymi. Modelowanie tych zachowań u dzieci odniosło pozytywny efekt tylko u mających allel 7R (Bakermans-Kranenburg i van Ijzendoorn 2011), co może oznaczać, że aktywność genu DRD4 nie tylko ma udział w rozwoju empatii, ale może także stanowić potencjał do wywołania zachowań empatycznych w odpowiednim środowisku. W badaniu oceniającym relację pomiędzy stylem rodzicielskim a genami wykazano, że tylko w przypadku dzieci mających allel 7R występuje negatywna korelacja między negatywnym stylem rodzicielskim (przemoc werbalna i fizyczna) a empatyczną troską (Knafo i Uzefovsky 2013). Wciąż jednak niewiele wiadomo na temat oddziaływania środowiska na regulację powyższych genów na różnych etapach rozwoju. Pojedyncze dane wskazują na związek polimorfizmu 1021 C/T genu kodującego DBH, -hydroksylazę dopaminową, z empatią poznawczą i emocjonalną (ET) (Gong i wsp. 2014; Huetter 2017) oraz polimorfizmu rs1800487 genu kodującego typ receptorów DRD2 z ilorazem empatii (Pearce i wsp. 2017) (tab. 2).

Geny kodujące endokanabinoidy i opioidy

Badania wskazują, że w tworzenie i podtrzymywanie więzi międzyludzkich (np. w proces łączenia się w pary u ludzi) zaangażowany jest układ opioidowy. Mimo badań potwierdzających istotność układu opioidowego dla funkcjonowania interpersonalnego człowieka uważa się, że jego związek z empatią jest pośredni (Pearce i wsp. 2017).
Genem będącym w centrum zainteresowań badań nad empatią jest OPRM1 (ID: 4988), kodujący jeden z receptorów opioidowych. Leży on na 6 chromosomie człowieka (6q25.2) i ma 17 eksonów. Odkryto 25 polimorfizmów SNP w tym genie. Zmienność w genie OPRM1 jest wiązana z integracją społeczną, ale też odczuwaniem bólu i empatią bólu. Polimorfizm OPRM1 rs3778151 wykazuje związek z wymiarem empatii poznawczej mierzonej RMET (Pearce i wsp. 2017). Te odkrycia są zgodne z hipotezą, że system B-endorfin może wpływać na zwiększenie umiejętności odczytywania stanów emocjonalnych na podstawie oczu (co mierzy test RMET), co jest podstawą budowania relacji społecznych (Pearce i wsp. 2017). Również w obrębie genów kodujących receptory kanabinoidowe wskazuje się na związek między ilorazem empatii a polimorfizmem rs1049353, genu kodującego receptor 1 – CNR1 (ID: 1268, 6q15) (Chakrabarti i wsp. 2009).

Geny związane z układem hormonów płciowych i kortykosteroidów

Do kolejnych genów kandydatów wpływających na empatię zalicza się gen związany ze stresem CRHR1 (ID: 1394, 17q21.31) – gen kodujący receptor hormonu uwalniającego kortykotropinę. Oba polimorfizmy SNP, rs110402 i rs242924, w obrębie genu CRHR1 korelują z poziomem empatii emocjonalnej (Grimm i wsp. 2017). Chakrabarti i wsp. (2009) wskazują na związek między dwoma genami: CYP11B1 (ID: 1584; 8q24.3) kodującym 11-hydroksylazę i HSD17B2 (ID: 3294, 16q23.3) kodującym dehydrogenazę 17-hydroksysteroidową typu 2, enzym inaktywujący hormony steroidowe (Durocher i wsp. 1995), a poziomem empatii wielowymiarowej (tab. 2).

Geny kodujące czynniki wzrostu i czynniki rozwoju

Z fenotypem empatii związek wykazują także geny kodujące białka kluczowe dla rozwoju i wzrostu nerwów. Do genów regulujących transkrypcję genów dopaminergicznych zalicza się ZNF804A (ID: 91752, 2q32.1). Wśród badanych wskazano na zmienność genetyczną związaną z polimorfizmem (rs1344706) w intronie genu kodującego białko 804A palca cynkowego (ZNF804A) na chromosomie 2, w zależności od poziomu empatii poznawczej (Walter i wsp. 2011).
Kolejnym genem kandydatem, który wykazuje związek z reakcją empatyczną, jest BDNF (ID: 627, 11p14.1), gen kodujący neurotrofinę: neurotropowy czynnik pochodzenia mózgowego. W badaniach stwierdzono, że polimorfizm Val66Met (196A/G, rs6265), obecność w pozycji 66 metioniny zamiast powszechnie obecnej waliny, prowadzi do zmniejszenia poziomu translacji genu BDNF, tym samym mniejszej ilości produkowanej neutrofiny (Chen i wsp. 2005; Chen i wsp. 2004; Egan i wsp. 2003). Czynnik ten wpływa na funkcjonowanie neuronów, prowadzi do rozwoju i różnicowania komórek, formowania się synaps w różnych obszarach mózgu, szczególnie w hipokampie, gdzie zaobserwowano jego największe stężenie (Lessman 2003; Lu i wsp. 2005). Taschereau-Dumouchel i wsp. (2016) po raz pierwszy wskazali na bezpośredni związek między empatią (mierzoną wielowymiarowo; tab. 2) a polimorfizmem BDNF Val66Met. Osoby z polimorfizmem BDNF Val66Met wykazywały niższy poziom PP i wysoki poziom fantazjowania (F), dwóch wskaźników empatii poznawczej. Osoby o wysokim poziomie fantazjowania przejawiają tzw. przetwarzanie społeczne offline, tzn. przetwarzają sytuacje społeczne, które nie wymagają bezpośredniego zaangażowania i zwykle dzieją się w świecie wyobraźni. Przetwarzanie takich informacji toczy się wolniej niż przetwarzanie społeczne typu online (tzn. przetwarzanie sytuacji, które wymagają bezpośredniego zaangażowania w toczącej się, wciąż zmieniającej realnej rzeczywistości, w kontakcie społecznym z innymi).
Do przetwarzania typu offline nie są potrzebne dynamiczne zmiany neuroplastyczne, jak w przetwarzaniu online, co wspiera występowanie polimorfizmu genu BDNF prowadzącego do obniżonego wydzielania neutrofiny. W badaniach Chakrabartiego i wsp. (2009) wykazano związek kilku kolejnych genów, m.in. EN2 (ID: 2020, 7q36.3) kodującego białko homeobox ENGRAILED-2 czy genu NLGN4X (ID: 57502, Xp22.32-p22.31) kodującego białko powierzchniowe, należące do rodziny neuroligin, biorących udział w prawidłowym różnicowaniu synaps (Laumonnier i wsp. 2004), z poziomem empatii wielowymiarowej mierzonej EQ (tab. 2).

Badania asocjacyjne całego genomu a poziom empatii

W ostatnim czasie szczególne znaczenie dla poznania genów związanych z cechami psychicznymi mają badania asocjacyjne całego genomu (genome-wide association studies – GWAS). W tym badaniu analizowany jest cały genom, dochodzi do genotypowania od 500 do miliona SNP genów, a nie jedynie wybranych genów kandydatów (Hauser 2013).
Dotąd przeprowadzono jedno badanie GWAS na grupie 46 861 osób, które wypełniały test EQ. Mimo że wyniki wykazały obecność asocjacji 11 loci różnych SNP z ilorazem empatii (p < 1 × 10-6), to po uwzględnieniu poprawki na wielokrotne powtórzenia wyniki te okazały się nieistotne statystycznie (Warrier i wsp. 2018). Najmocniejszy sygnał dotyczył rs4882760 dla SNP w obrębie genu TMEM132C (ID: 92293, 12q24.32-q24.33), kodującego białko transbłonowe 132C. Interesujące jest, że TMEM132C należy do 9 hipotetycznych genów, które są podatne na zmiany epigenetyczne, metylacje i mogą być kluczowe dla różnicowania komórkowego we wczesnych fazach rozwoju (Ruiz i wsp. 2012). Ponadto w badaniu Warriera i wsp. (2018) po raz pierwszy na tak licznej próbie wskazano na obecność negatywnej korelacji genetycznej między empatią a takimi chorobami, jak autyzm, anoreksja, oraz pozytywnej korelacji genetycznej ze schizofrenią, co mogłoby świadczyć o tym, że zmienność genetyczna związana z poziomem empatii może zwiększać ryzyko zachorowania na wyżej wymienione choroby. Ograniczeniem badania Warriera i wsp. (2018) jest wykorzystanie jednego testu EQ, który jest samoopisowym testem do pomiaru empatii zarówno poznawczej, jak i emocjonalnej.
W dalszej perspektywie ważne byłoby zastosowanie metody GWAS i wykorzystanie większej baterii testów mierzących odrębne aspekty empatii, np. IRI, czy zastosowanie pomiaru reakcji empatycznej w trakcie oglądania scenek filmowych z uwzględnieniem klasycznych czynników istotnych dla różnicowania empatii, takich jak wiek i płeć.

Podsumowanie

W empatię, wielowymiarowy i złożony proces, jest zaangażowanych 25 genów, w tym 37 polimorfizmów, które kodują zarówno receptory, jak i neurotransmitery związane z regulacją procesów emocjonalnych oraz poznawczych. Wykorzystanie GWAS nie potwierdziło udziału wyżej wymienionych genów w dziedziczeniu empatii, choć jest to dotąd jedyne badanie, w którym zastosowano tylko pomiar empatii ogólnej, mierzonej testem EQ. W większości opisanych badań (tab. 2) stosuje się narzędzia do pomiaru odrębnych aspektów empatii emocjonalnej i poznawczej, jakim jest IRI. Dzięki temu możliwe jest szukanie związku genów z empatią emocjonalną oraz poznawczą. Najwięcej danych wskazuje na związek empatii z różnymi polimorfizmami w genie kodującym receptor oksytocyny OXR, głównie rs53576, rs2254298 czy rs237887, oraz polimorfizmami w genie kodującym receptor wazopresyny AVPR1. Jednocześnie pojedyncze wyniki badań wskazują, że na poziomie neurogenetycznym i neurochemicznym występują różnice między empatią emocjonalną i poznawczą. Empatia emocjonalna może się wiązać ze szlakiem aktywacji genów OXTR, a empatia poznawcza ze szlakiem aktywacji genów AVPR1. Dane wspierają założenie o neurobiologicznie odrębnych szlakach związanych z oboma aspektami empatii, ale mechanizm regulacji ekspresji tych szlaków nie jest poznany. Ponadto wskazuje się na udział innych genów kodujących receptory dla ważnych neurotransmiterów, takich jak serotonina, dopamina, GABA itp., czy genów związanych z układem hormonów płciowych i kortykosteroidów leżących u podstawy zarówno empatii poznawczej, jak i emocjonalnej. Interesującą ze względu na funkcje grupą są geny kodujące białka kluczowe dla rozwoju i wzrostu nerwów, np. gen ZNF804A, BDNF, NLGN4, których ekspresja ściśle wiąże się z plastycznością układu nerwowego i może mieć bezpośredni związek nie tylko z rozwojem empatii w pierwszych etapach życia, lecz także ze zmianą jej poziomu na późnych etapach rozwoju. Szacuje się, że odziedziczalność empatii wynosi ok. 30%. Wskazuje to na duży wpływ środowiska na zmienność empatii. Specyficzne genotypy zdają się działać jako czynniki zwiększające podatność na warunki środowiskowe, co pozwala na stosowanie takich oddziaływań, jak np. trening umiejętności rodzicielskich czy programy edukacyjne dla dzieci, mających na celu modelowanie empatycznych zachowań.
Mimo licznych badań dotyczących genetycznego uwarunkowania empatii emocjonalnej i poznawczej wciąż niewiele wiadomo na temat interakcji pomiędzy genami oraz między genami i środowiskiem w kontekście rozwoju obu aspektów empatii. Otwiera to perspektywę dalszych badań z wykorzystaniem nowych metod badań genetycznych, np. GWAS, z uwzględnieniem zarówno czynników biologicznych (np. wiek i płeć), jak i środowiskowych (np. styl wychowania).
Praca finansowana z badań statutowych SWPS, nr grantu: WP/2018/A/22.

Piśmiennictwo

1. Avinun R, Israel S, Shalev I i wsp. AVPR1A variant associated with preschoolers’ lower altruistic behavior. PLoS One 2011; 6: e25274.
2. Bakermans-Kranenburg MJ, Van Ijzendoorn MH. Differential susceptibility to rearing environment depending on dopamine-related genes: New evidence and a meta-analysis. Dev Psychopathol 2011; 23: 39-52.
3. Baron-Cohen S, Wheelwright S, Hill J i wsp. The “Reading the Mind in the Eyes” test revised version: A study with normal adults, and adults with Asperger syndrome or high-functioning autism. J Child Psychol Psychiatry 2001; 42: 241-251.
4. Baron-Cohen S, Wheelwright S. The empathy quotient: an investigation of adults with Asperger syndrome or high functioning autism, and normal sex differences. J Autism Develop Dis 2004; 34: 163-175.
5. Bouchard TJ. The Wilson effect: the increase in heritability of IQ with age. Twin Res Hum Genet 2013; 16: 923-930.
6. Brüne M. Does the oxytocin receptor polymorphism (rs2254298) confer ‘vulnerability’ for psychopathology or ‘differential susceptibility’? Insights from evolution. BMC Med 2012; 10: 38.
7. Chakrabarti B, Dudbridge F, Kent L i wsp. Genes related to sex steroids, neural growth, and social-emotional behavior are associated with autistic traits, empathy, and Asperger syndrome. Autism Res 2009; 2: 157-177.
8. Chen ZY, Ieraci A, Teng H i wsp. Sortilin controls intracellular sorting of brain-derived neurotrophic factor to the regulated secretory pathway. J Neurosci 2005; 25: 6156-6166.
9. Chen ZY, Patel PD, Sant G i wsp. Variant brain-derived neurotrophic factor (BDNF)(Met66) alters the intracellular trafficking and activity-dependent secretion of wild-type BDNF in neurosecretory cells and cortical neurons. J Neurosci 2004; 24: 4401-4411.
10. Cheng Y, Sudarov A, Szulc KU i wsp. The Engrailed homeobox genes determine the different foliation patterns in the vermis and hemispheres of the mammalian cerebellum. Development 2010; 137: 519-529.
11. Christ CC, Carlo G, Stoltenberg SF. Oxytocin receptor (OXTR) single nucleotide polymorphisms indirectly predict prosocial behavior through perspective taking and empathic concern. J Pers 2016; 84: 204-213.
12. Cooke MB, Ford J, Levine J. The effects of city-wide implementation of “Second Step” on elementary school students’ prosocial and aggressive behaviors. J Primary Prevent 2007; 28: 93-115.
13. Davis MC, Horanv WP, Nurmi EL i wsp. Associations between oxytocin receptor genotypes and social cognitive performance in individuals with schizophrenia. Schizophr Res 2014; 159: 353-357.
14. Davis MH, Luce C, Kraus SJ. The heritability of characteristics associated with dispositional empathy. J Pers 1994; 62: 369-391.
15. Decety J, Lamm C. Human empathy through the lens of social neuroscience. Scientific World Journal 2006; 6: 1146-1163.
16. Decety J, Bartal IBA, Uzefovsky F i wsp. Empathy as a driver of prosocial behaviour: highly conserved neurobehavioural mechanisms across species. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 2015; 371: 20150077.
17. Durocher F, Morissette J, Labrie Y i wsp. Mapping of the HSD17B2 gene encoding type II 17 beta-hydroxysteroid dehydrogenase close to D16S422 on chromosome 16q24.1-q24.2. Genomics 1995; 25: 724-726.
18. Dziobek I, Rogers K, Fleck S i wsp. Dissociation of cognitive and emotional empathy in adults with Asperger syndrome using the Multifaceted Empathy Test (MET). J Autism Develop Dis 2008; 38: 464-473.
19. Egan MF, Kojima M, Callicott JH i wsp. The BDNF val66met polymorphism affects activity-dependent secretion of BDNF and human memory and hippocampal function. Cell 2003; 112: 257-269.
20. Eisenberg N, Miller PA, Shell R i wsp. Prosocial development in adolescence: A longitudinal study. Dev Psychol 1991; 27: 849-857.
21. Feshbach ND, Feshbach S. Empathy and education. W: Decety JE, Ickes WE (red.). The social neuroscience of empathy. MIT Press 2009; 85.
22. Gimpl G, Fahrenholz F. The oxytocin receptor system: structure, function, and regulation. Physiol Rev 2001; 81: 629-683.
23. Gong P, Liu J, Blue PR i wsp. Serotonin receptor gene (HTR2A) T102C polymorphism modulates individuals’ perspective taking ability and autistic-like traits. Front Hum Neurosci 2015; 9: 575.
24. Gong P, Liu J, Li S i wsp. Dopamine beta-hydroxylase gene modulates individuals’ empathic ability. Soc Cogn Affect Neurosci 2014; 9: 1341-1345.
25. Grimm S, Wirth K, Fan Y i wsp. The interaction of corticotropin-releasing hormone receptor gene and early life stress on emotional empathy. Behav Brain Res 2017; 329: 180-185.
26. Gu W, Sander T, Heils A i wsp. A new EF-hand containing gene EFHC2 on Xp11.4: tentative evidence for association with juvenile myoclonic epilepsy Epilepsy Res 2005; 66: 91-98. 
27. Gyurak A, Haase CM, Sze J i wsp. The effect of the serotonin transporter polymorphism (5-HTTLPR) on empathic and self-conscious emotional reactivity. Emotion 2013; 13: 25-35.
28. Hastings PD, Utendale WT, Sullivan C. Families, schools, and developing achievement-related motivations and engagement. W: Grusec JE, Hastings PD (red.). Handbook of socialization: Theory and research. The Guilford Press, New York 2007; 638-664.
29. Hastings PD, Utendale WT, Sullivan C. The socialization of prosocial development increases prosocial behavior in a newly developed prosocial game. PLoS One 2011; 6: e17798.
30. Hatemi PK, Smith K, Alford JR i wsp. The genetic and environmental foundations of political, psychological, social, and economic behaviors: a panel study of twins and families. Twin Res Hum Genet 2015; 18: 243-255.
31. Hauser J. What have we learned from genome wide association studies in psychiatry? Neuropsychiatria i Neuropsychologia 2013; 8: 47-55.
32. Huetter FK, Bachmann HS, Reinders A i wsp. Association of a common oxytocin receptor gene polymorphism with self-reported ‘empathic concern’ in a large population of healthy volunteers. PLoS One 2016; 11: e0160059.
33. Huetter FK. Genetic determinants of empathy. University of Duisburg-Essen 2017.
34. Insel TR, Fernald RD. How the brain processes social information: searching for the social brain. Annu Rev Neurosci 2004; 27: 697-722.
35. Israel S, Lerer E, Shalev I i wsp. Molecular genetic studies of the arginine vasopressin 1a receptor (AVPR1a) and the oxytocin receptor (OXTR) in human behaviour: from autism to altruism with some notes in between. Prog Brain Res 2008; 170: 435-449.
36. Knafo A, Israel S, Darvasi A i wsp. Individual differences in allocation of funds in the dictator game associated with length of the arginine vasopressin 1a receptor RS3 promoter region and correlation between RS3 length and hippocampal mRNA. Genes Brain Behav 2008; 7: 266-275.
37. Knafo A, Uzefovsky F. Variation in empathy: the interplay of genetic and environmental factors. W: Legerstee M, Haley DW, Bornstein MH (red.). The infant mind: Origins of the social brain. Guilford Press 2013; 97-122.
38. Knafo A, Zahn-Waxler C, Davidov M i wsp. Empathy in early childhood: Genetic, environmental, and affective contributions. Ann N Y Acad Sci 2009; 1167: 103-114.
39. Knafo A, Zahn-Waxler C, Van Hulle C i wsp. The developmental origins of a disposition toward empathy: Genetic and environmental contributions. Emotion 2008; 8: 737.
40. Kral TR, Stodola DE, Birn RM i wsp. Neural correlates of video game empathy training in adolescents: a randomized trial. NPJ Sci Learn 2018; 3: 13.
41. Laumonnier F, Bonnet-Brilhault F, Gomot M i wsp. X-linked mental retardation and autism are associated with a mutation in the NLGN4 gene, a member of the neuroligin family. Am J Hum Genet 2004; 74: 552-557.
42. Leiberg S, Klimecki O, Singer T. Short-term compassion training increases prosocial behavior in a newly developed prosocial game. PLoS One 2011; 6: E17798.
43. Lessmann V, Gottmann K, Malcangio M. Neurotrophin secretion: Current facts and future prospects. Prog Neurobiol 2003; 69: 341-374.
44. Li J, Zhao Y, Li R i wsp. Association of oxytocin receptor gene (OXTR) rs53576 polymorphism with sociality: a meta-analysis. PLoS One 2015; 10: e0131820.
45. LoParo D, Waldman ID. The oxytocin receptor gene (OXTR) is associated with autism spectrum disorder: a meta-analysis. Mol Psychiatry 2015; 20: 640.
46. Lu B, Pang PT, Woo NH. The yin and yang of neurotrophin action. Nat Rev Neurosci 2005; 6: 603-614.
47. Montag C, Brockmann EB, Bayerl M i wsp. Oxytocin and oxytocin receptor gene polymorphisms and risk for schizophrenia: a case-control study. World J Biol Psychiatry 2013; 14: 500-508.
48. Montag C, Brockmann EM, Lehmann A i wsp. Association between oxytocin receptor gene polymorphisms and self-rated ‘empathic concern’ in schizophrenia. PLoS One 2012; 7: e51882.
49. Oniszczenko W. Odziedziczalność cech układu nerwowego. Przegląd Psychologiczny 1999; 42: 193-207.
50. Osman AA, Saito M, Makepeace C i wsp. Wolframin expression induces novel ion channel activity in endoplasmic reticulum membranes and increases intracellular calcium. J Biol Chem 2003; 278: 52755-52762.
51. Pearce E, Wlodarski R, Machin A i wsp. Variation in the b-endorphin, oxytocin, and dopamine receptor genes is associated with different dimensions of human sociality. Proc Natl Acad Sci U S A 2017; 114: 5300-5305.
52. Plomin R, DeFries JC, McClearn GE i wsp. Behavioral genetics. W. H. Freeman and Company, San Francisco 1997.
53. Preston SD. The origins of altruism in offspring care. Psychol Bull 2013; 139: 1305.
54. Rodrigues SM, Saslow LR, Garcia N i wsp. Oxytocin receptor genetic variation relates to empathy and stress reactivity in humans. Proc Natl Acad Sci U S A 2009; 106: 21437-21441.
55. Ruiz S, Diep D, Gore A i wsp. Identification of a specific reprogramming-associated epigenetic signature in human induced pluripotent stem cells. Proc Natl Acad Sci U S A 2012; 109: 16196-16201.
56. Skuse DH, Gallagher L. Dopaminergic-neuropeptide interactions in the social brain. Trends Cogn Sci 2009; 13: 27-35.
57. Smith KE, Porges EC, Norman GJ i wsp. Oxytocin receptor gene variation predicts empathic concern and autonomic arousal while perceiving harm to others. Soc Neurosci 2014; 9: 1-9.
58. Startin CM, Fiorentini C, de Haan M, Skuse DH. Variation in the X-linked EFHC2 gene is associated with social cognitive abilities in males. PLoS One 2015; 10: e0131604.
59. Suchanecka A, Grzywacz A Samochowiec J (2011). Gen ANKK1 w psychiatrii. Psychiatr Pol 2011; 45: 349-356.
60. Taschereau-Dumouchel V, Hétu S, Bagramian A. BDNF Val66Met polymorphism is associated with self-reported empathy. PLoS One 2016; 11: e0149911.
61. Thibonnier M, Graves MK, Wagner MS i wsp. Study of V1-vascular vasopressin receptor gene microsatellite polymorphisms in human essential hypertension. J Mol Cell Cardiol 2000; 32: 557-564.
62. Thompson RJ, Parker KJ, Hallmayer JF i wsp. Oxytocin receptor gene polymorphism (rs2254298) interacts with familial risk for psychopathology to predict symptoms of depression and anxiety in adolescent girls. Psychoneuroendocrinology 2011; 36: 144-147.
63. Tucker CJ, Updegraff KA, McHale SM i wsp. Older siblings as socializers of younger siblings’ empathy. J Early Adolescence 1999; 19: 176-198.
64. Uzefovsky F, Shalev I, Israel S i wsp. Oxytocin receptor and vasopressin receptor 1a genes are respectively associated with emotional and cognitive empathy. Horm Behav 2015; 67: 60-65.
65. Uzefovsky F, Shalev I, Israel S. The Dopamine D4 receptor gene shows a gender-sensitive association with cognitive empathy: Evidence from two independent samples. Emotion 2014; 14: 712.
66. Van Tol HH, Bunzow JR, Guan HC i wsp. Cloning of the gene for a human dopamine D4 receptor with high affinity for the antipsychotic clozapine. Nature 1991; 350: 610-614. 
67. Volbrecht MM, Lemery-Chalfant K, Aksan N i wsp. Examining the familial link between positive affect and empathy development in the second year. J Genet Psychol 2007; 168: 105-129.
68. Wade M, Hoffmann TJ, Wigg K i wsp. Association between the oxytocin receptor (OXTR) gene and children’s social cognition at 18 months. Genes, Brain and Behavior 2014; 13: 603-610.
69. Walter H, Schnell K, Erk S. Effects of a genome-wide supported psychosis risk variant on neural activation during a theory-of-mind task. Mol Psychiatry 2011; 16: 462.
70. Wang YC, He BH, Chen CC i wsp. Gender differences in the effects of presynaptic and postsynaptic dopamine agonists on latent inhibition in rats. Neurosci Lett 2012; 513: 114-118.
71. Warrier V, Baron-Cohen S, Chakrabarti B. Genetic variation in GABRB3 is associated with Asperger syndrome and multiple endophenotypes relevant to autism. Mol Autism 2013; 4: 48.
72. Warrier V, Toro R, Chakrabarti B i wsp. Genome-wide analyses of self-reported empathy: correlations with autism, schizophrenia, and anorexia nervosa. Transl Psychiatry 2018; 8: 35.
73. Wójciak P, Remlinger-Molenda A, Rybakowski, J. Rola oksytocyny i wazopresyny w czynności ośrodkowego układu nerwowego i w zaburzeniach psychicznych. Psychiatr Pol 2012; 46: 1043-1052.
74. Wu N, Li Z, Su Y. The association between oxytocin receptor gene polymorphism (OXTR) and trait empathy. J Affect Disord 2012; 138: 468-472.
75. Wu N, Shang S, Su Y. The arginine vasopressin V1b receptor gene and prosociality: Mediation role of emotional empathy. Psych J 2015; 4: 160-165.
76. Zingg HH, Laporte SA. The oxytocin receptor. Trends Endocrinol Metab 2003; 14: 222-227.