การศึกษาแฝดเป็นการศึกษาที่ดำเนินการกับ แฝด เหมือนหรือ แฝด ต่างเพศโดยมีเป้าหมายเพื่อเปิดเผยความสำคัญของอิทธิพลจากสิ่งแวดล้อมและพันธุกรรมต่อลักษณะ นิสัยและความผิดปกติ การวิจัยแฝดถือเป็นเครื่องมือสำคัญในพันธุศาสตร์เชิงพฤติกรรมและสาขาที่เกี่ยวข้อง ตั้งแต่ชีววิทยาไปจนถึงจิตวิทยา การศึกษาแฝดเป็นส่วนหนึ่งของวิธีการที่กว้างขึ้นที่ใช้ในพันธุศาสตร์เชิงพฤติกรรมซึ่งใช้ข้อมูลทั้งหมดที่มีข้อมูลทางพันธุกรรม เช่น การศึกษา พี่น้องการศึกษาการรับเลี้ยงบุตรบุญธรรม แผนผังครอบครัว เป็นต้น การศึกษาเหล่านี้ถูกนำมาใช้เพื่อติดตามลักษณะต่างๆ ตั้งแต่พฤติกรรมส่วนบุคคลไปจนถึงการแสดงออกของโรคทางจิตเวชที่รุนแรงเช่น โรคจิตเภท

ฝาแฝดเป็นแหล่งข้อมูลที่มีค่าสำหรับการสังเกต เนื่องจากฝาแฝดช่วยให้สามารถศึกษาอิทธิพลของสิ่งแวดล้อมและองค์ประกอบทางพันธุกรรม ที่แตกต่างกันได้ ฝาแฝด "เหมือน" หรือฝาแฝดโมโนไซโกติก (MZ) มีพันธุกรรมร่วมกันเกือบ 100% ซึ่งหมายความว่าความแตกต่างส่วนใหญ่ระหว่างฝาแฝด (เช่น ความสูง ความอ่อนไหวต่อความเบื่อหน่าย สติปัญญา ภาวะซึมเศร้า ฯลฯ) เกิดจากประสบการณ์ที่ฝาแฝดคนหนึ่งมี แต่ฝาแฝดอีกคนไม่มี^{[ 1 ]} ฝาแฝด "ต่างเพศ" หรือฝาแฝดไดไซโกติก (DZ) มีพันธุกรรมร่วมกันเพียงประมาณ 50% เหมือนกับพี่น้องคนอื่นๆ ฝาแฝดยังมีสิ่งแวดล้อมร่วมกันหลายด้าน (เช่น สภาพแวดล้อมในครรภ์ รูปแบบการเลี้ยงดู การศึกษา ความมั่งคั่ง วัฒนธรรม ชุมชน) เนื่องจากเกิดมาในครอบครัวเดียวกันการปรากฏของลักษณะทางพันธุกรรมหรือลักษณะภายนอกบางอย่างในฝาแฝดเหมือนกันเพียงคนเดียว (เรียกว่าความไม่สอดคล้องกัน) เป็นช่องทางสำคัญในการศึกษาผลกระทบของสิ่งแวดล้อมต่อลักษณะดังกล่าว

การศึกษาฝาแฝดยังมีประโยชน์ในการแสดงให้เห็นถึงความสำคัญของสภาพแวดล้อมเฉพาะ (เฉพาะฝาแฝดคนใดคนหนึ่ง) เมื่อศึกษาการแสดงออกของลักษณะนิสัย การเปลี่ยนแปลงในสภาพแวดล้อมเฉพาะนี้อาจเกิดจากเหตุการณ์หรือสิ่งที่เกิดขึ้นกับฝาแฝดเพียงคนเดียว ตัวอย่างเช่น การบาดเจ็บที่ศีรษะหรือความพิการ แต่กำเนิด ที่ฝาแฝดคนหนึ่งได้รับในขณะที่อีกคนหนึ่งมีสุขภาพแข็งแรง

การศึกษาแฝดแบบดั้งเดิมจะเปรียบเทียบความคล้ายคลึงกันระหว่างแฝดเหมือน (แฝดโมโนไซโกติก) และแฝดต่าง (แฝดไดไซโกติก) หากแฝดเหมือนมีความคล้ายคลึงกันมากกว่าแฝดต่างอย่างเห็นได้ชัด (ซึ่งพบได้ในทุกคุณลักษณะ) นั่นหมายความว่ายีนมีบทบาทสำคัญในคุณลักษณะเหล่านั้น โดยการเปรียบเทียบครอบครัวที่มีแฝดหลายร้อยครอบครัว นักวิจัยจะสามารถเข้าใจบทบาทของอิทธิพลทางพันธุกรรม สภาพแวดล้อมร่วม และสภาพแวดล้อมเฉพาะบุคคลในการกำหนดพฤติกรรมได้มากขึ้น

การศึกษาแฝดสมัยใหม่สรุปว่าลักษณะ ที่ศึกษาทั้งหมด ได้รับอิทธิพลบางส่วนจาก ความแตกต่าง ทางพันธุกรรมโดยลักษณะบางอย่างแสดงให้เห็นถึงอิทธิพลที่มากขึ้น (เช่นความสูง ) บางอย่างอยู่ในระดับปานกลาง (เช่นลักษณะบุคลิกภาพ ) และบางอย่าง มีการถ่ายทอดทางพันธุกรรมที่ซับซ้อนกว่าโดยมีหลักฐานว่ายีนที่แตกต่างกันส่งผลต่อลักษณะที่แตกต่างกัน เช่นในกรณีของออทิสติก^{[ 2 ]}

ฝาแฝดเป็นที่สนใจของนักวิชาการมาตั้งแต่สมัยอารยธรรมยุคแรก รวมถึงฮิปโปเครติส แพทย์ยุคแรก (ศตวรรษที่ 5 ก่อนคริสต์ศักราช) ซึ่งระบุว่าโรคต่าง ๆ ในฝาแฝดเกิดจากสภาพแวดล้อมทางวัตถุที่แตกต่างกัน^{[ 3 ]}และโพไซโดเนียส นักปรัชญาสโตอิก (ศตวรรษที่ 1 ก่อนคริสต์ศักราช) ซึ่งระบุว่าความคล้ายคลึงกันดังกล่าวเกิดจากสภาพแวดล้อมทางโหราศาสตร์ที่เหมือนกัน^{[ 4 ]} ในทางกลับกัน นักบุญออกัสตินในหนังสือสารภาพบาป ของเขา (ศตวรรษที่ 4 หลังคริสต์ศักราช) ใช้ชีวิตที่แตกต่างกันของฝาแฝดเป็นข้อโต้แย้งต่อโหราศาสตร์^{[ 5 ]}

กุสตาฟที่ 3กษัตริย์แห่งสวีเดนทรงเป็นองค์แรกที่ทรงสั่งให้ทำการศึกษาทางการแพทย์โดยใช้ฝาแฝดเหมือนกัน^{[ 6 ]} อดอล์ฟ เฟรเดอริก พระบิดาของกุสตาฟ ทรงเป็นผู้ต่อต้านเครื่องดื่มกระตุ้น เช่นชาและกาแฟโดยทรงลง พระนาม ในพระราชกฤษฎีกา ว่าด้วย การดื่มชาและกาแฟในทางที่ผิดและมากเกินไป ในปี 1757 ^{[ 7 ]}ทั้งกุสตาฟที่ 3 และพระบิดาของพระองค์ได้ทรงอ่านและได้รับอิทธิพลอย่างมากจากตำราในปี 1715 จาก แพทย์ ชาวฝรั่งเศสเกี่ยวกับอันตรายของสิ่งที่ต่อมาจะถูกระบุว่าเป็นคาเฟอีนในชาและกาแฟ^{[ 8 ]} หลังจากขึ้นครองราชย์ในปี 1771 กษัตริย์ทรงมีความมุ่งมั่นอย่างแรงกล้าที่จะแสดงให้พสกนิกรของพระองค์เห็นว่ากาแฟและชามีผลเสียต่อสุขภาพของมนุษย์ ด้วยเหตุนี้ พระองค์จึงทรงเสนอ ที่จะลดโทษประหารชีวิตของฆาตกรฝาแฝดคู่หนึ่ง หากพวกเขาเข้าร่วมในการทดลองทางคลินิก เบื้องต้น ชายทั้งสองที่ถูกตัดสินประหารตกลงกัน และต่อมาใช้ชีวิตที่เหลืออยู่ในคุกเพื่อทำตามคำสั่งของกษัตริย์ คือให้ฝาแฝดคนหนึ่งดื่มกาแฟสามกาทุกวัน และอีกคนดื่มชาสามกา ฝาแฝดที่ดื่มชาเสียชีวิตก่อนเมื่ออายุ 83 ปี นานหลังจากกุสตาฟที่ 3 ซึ่งถูกลอบสังหารในปี 1792อายุของฝาแฝดที่ดื่มกาแฟเมื่อเสียชีวิตไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด เนื่องจากแพทย์ทั้งสองคนที่กษัตริย์แต่งตั้งให้ติดตามการศึกษาครั้งนี้เสียชีวิตก่อนเขา การห้ามดื่มกาแฟและชาในสวีเดนถูกยกเลิกในปี 1823 ^{[ 7 ] [ 9 ]}

การศึกษาล่าสุดมาจากการใช้ฝาแฝดของเซอร์ฟรานซิส กัลตัน เพื่อศึกษาบทบาทของยีนและสิ่งแวดล้อมต่อ พัฒนาการและพฤติกรรมของมนุษย์ อย่างไรก็ตาม กัลตันไม่ทราบถึงความแตกต่างระหว่าง ฝาแฝด เหมือนและฝาแฝดต่างไข่^{[ 10 ]}ปัจจัยนี้ยังไม่เป็นที่เข้าใจเมื่อมีการศึกษาครั้งแรกโดยใช้การทดสอบทางจิตวิทยาโดยเอ็ดเวิร์ด ธอร์นไดค์ (1905) โดยใช้ฝาแฝดห้าสิบคู่^{[ 11 ] [ 12 ]}บทความนี้เป็นข้อความแรกๆ ของสมมติฐานที่ว่าผลกระทบจากครอบครัวจะลดลงตามอายุ การศึกษาของเขาเปรียบเทียบฝาแฝดอายุ 9-10 ปีและ 13-14 ปีกับพี่น้องปกติที่เกิดห่างกันไม่กี่ปี

ธอร์นไดค์ให้เหตุผลผิดพลาดว่าข้อมูลของเขาสนับสนุนว่ามีฝาแฝดเพียงประเภทเดียว ไม่ใช่สองประเภท ความผิดพลาดนี้ถูกทำซ้ำโดยโรนัลด์ ฟิชเชอร์ (1919) ซึ่งโต้แย้งว่า

การมีฝาแฝดเพศเดียวกันจำนวนมากกลายเป็นปัญหาใหม่ เพราะก่อนหน้านี้เชื่อกันว่าเป็นผลมาจากสัดส่วนของฝาแฝดเหมือนกัน อย่างไรก็ตาม เท่าที่ทราบ ยังไม่มีความพยายามใดที่จะแสดงให้เห็นว่าฝาแฝดที่เหมือนกันมากพอที่จะถือว่าเป็นฝาแฝดเหมือนกันนั้นมีอยู่จริงในจำนวนที่เพียงพอที่จะอธิบายสัดส่วนของฝาแฝดเพศเดียวกันได้^{[ 13 ]}

การศึกษาในช่วงแรก และอาจเป็นการศึกษาครั้งแรกที่เข้าใจความแตกต่างนี้ มาจากนักพันธุศาสตร์ชาวเยอรมันHermann Werner Siemensในปี พ.ศ. 2467 ^{[ 14 ]}นวัตกรรมที่สำคัญที่สุดของ Siemens คือการวินิจฉัยความคล้ายคลึงกันของอาการหลายอย่างซึ่งช่วยให้เขาสามารถอธิบายถึงการมองข้ามที่ทำให้ Fisher งุนงง และเป็นหลักสำคัญในการวิจัยแฝดก่อนการมาถึงของเครื่องหมายโมเลกุล

ในปี พ.ศ. 2453 Wilhelm Weinbergและเพื่อนร่วมงานได้ใช้การแบ่งแยกแฝดเหมือน-แฝดต่างเพศเพื่อคำนวณอัตราที่เกี่ยวข้องจากอัตราส่วนของแฝดเพศเดียวกันและแฝดต่างเพศในประชากรมารดา พวกเขาแบ่งความแปรปรวนร่วมกันในหมู่ญาติออกเป็นองค์ประกอบทางพันธุกรรมและสิ่งแวดล้อม ซึ่งเป็นการคาดการณ์ล่วงหน้าถึงงานของFisherและWright ในภายหลัง รวมถึงผลกระทบของการครอบงำต่อความคล้ายคลึงกันของญาติ และเป็นการเริ่มต้นการศึกษาแฝดแบบคลาสสิกครั้งแรก^{[ 15 ]}

การศึกษาวิจัยที่ดำเนินการโดยDarrick Antellและ Eva Taczanowski พบว่า "ฝาแฝดที่แสดงความแตกต่างมากที่สุดในสัญญาณของความชราที่มองเห็นได้ ยังมีความไม่สอดคล้องกันมากที่สุดระหว่างทางเลือกและนิสัยการใช้ชีวิตส่วนบุคคล" และสรุปว่า "อิทธิพลทางพันธุกรรมต่อความชราอาจถูกประเมินค่าสูงเกินไป โดยทางเลือกในการใช้ชีวิตมีผลกระทบสำคัญต่อความชราทางกายภาพมากกว่า" ^{[ 16 ]}

ตัวอย่างของการศึกษาแฝดที่มีชื่อเสียง ได้แก่:

• การศึกษาแฝดไบโพลาร์ของมอดสลีย์
• การศึกษาครอบครัวแฝดมินนิโซตา
• การศึกษาพัฒนาการช่วงต้นของฝาแฝด
• การศึกษาแฝดของนาซา

พลังของการออกแบบการศึกษาแฝดเกิดจากข้อเท็จจริงที่ว่าแฝดอาจเป็นแฝดเหมือน ( แฝดโมโนไซโกติก (MZ) กล่าวคือ เกิดจากไข่ที่ได้รับการปฏิสนธิเพียงใบเดียวและจึงมีอัลลีล โพลีมอร์ ฟิก ทั้งหมดร่วมกัน ) หรือแฝดต่าง ( แฝดไดไซโกติก (DZ) กล่าวคือ เกิดจากไข่ที่ได้รับการปฏิสนธิสองใบและจึงมีอัลลีลร่วมกันโดยเฉลี่ย 50% ซึ่งเป็นระดับความคล้ายคลึงทางพันธุกรรมเดียวกันกับที่พบในพี่น้องที่ไม่ใช่แฝด) ความแตกต่างที่ทราบกันดีในความคล้ายคลึงทางพันธุกรรมนี้ ร่วมกับสมมติฐานที่สามารถทดสอบได้ว่าสภาพแวดล้อมเท่ากันสำหรับแฝดเหมือนและแฝดต่าง^{[ 17 ]}สร้างพื้นฐานสำหรับการออกแบบการศึกษาแฝดที่มุ่งเป้าไปที่การประเมินผลกระทบโดยรวมของยีนและสิ่งแวดล้อมต่อฟีโนไทป์^{[ 18 ] [ 19 ]}

หลักการพื้นฐานของการศึกษาฝาแฝดนั้นสามารถเข้าใจได้ด้วยความรู้ทางคณิตศาสตร์เพียงเล็กน้อย นอกเหนือจากการเข้าใจแนวคิดเรื่องความแปรปรวนและความสัมพันธ์ ที่ได้จากความแปรปรวน นั้น

เช่นเดียวกับการวิจัยพันธุศาสตร์เชิงพฤติกรรมทั้งหมดการศึกษาแฝดแบบดั้งเดิมเริ่มต้นด้วยการประเมินความแปรปรวนของพฤติกรรม (ซึ่งนักพันธุศาสตร์เรียกว่าฟีโนไทป์ ) ในกลุ่มขนาดใหญ่ และพยายามประมาณว่าความแปรปรวนนี้เกิดจากปัจจัยใดบ้าง:

• ผลกระทบทางพันธุกรรม ( การถ่ายทอดทางพันธุกรรม )
• สภาพแวดล้อมร่วมกัน – เหตุการณ์ที่เกิดขึ้นกับฝาแฝดทั้งสองคน และส่งผลกระทบต่อพวกเขาในลักษณะเดียวกัน
• สภาพแวดล้อมที่ไม่เหมือนกัน หรือเฉพาะเจาะจง หรือต่างจากฝาแฝดคนอื่น – เหตุการณ์ที่เกิดขึ้นกับฝาแฝดคนหนึ่งแต่ไม่เกิดขึ้นกับอีกคนหนึ่ง หรือเหตุการณ์ที่ส่งผลกระทบต่อฝาแฝดแต่ละคนในลักษณะที่แตกต่างกัน

โดยทั่วไปส่วนประกอบทั้งสามนี้เรียกว่าA (พันธุกรรมแบบเพิ่มพูน) C (สภาพแวดล้อมร่วม) และE (สภาพแวดล้อมเฉพาะ) ดังนั้นจึงใช้ตัวย่อว่าACE นอกจากนี้ ยังสามารถตรวจสอบผลกระทบของพันธุกรรมที่ไม่เพิ่มพูน (มักใช้สัญลักษณ์Dสำหรับลักษณะเด่น ( แบบจำลอง ADE ) ดูรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับการออกแบบแฝดที่ซับซ้อนกว่านี้ได้ด้านล่าง)

แบบจำลอง ACEแสดงให้เห็นว่าสัดส่วนของความแปรปรวนในลักษณะทางพันธุกรรมนั้นเป็นสัดส่วนที่ถ่ายทอดได้ เทียบกับสัดส่วนที่เกิดจากสภาพแวดล้อมร่วมหรือสภาพแวดล้อมที่ไม่ร่วมกัน โดยทั่วไปแล้ว การวิจัยจะดำเนินการโดยใช้ โปรแกรม แบบจำลองสมการโครงสร้าง (SEM) เช่น OpenMxซึ่งโดยหลักการแล้วสามารถจัดการกับแผนผังลำดับวงศ์ตระกูลที่ซับซ้อนได้ทุกประเภท อย่างไรก็ตาม ตรรกะหลักที่อยู่เบื้องหลังโปรแกรมเหล่านี้ก็เหมือนกับตรรกะที่อยู่เบื้องหลังการออกแบบแฝดที่อธิบายไว้ในที่นี้

แฝดเหมือน (แฝดโมโนไซโกติก – MZ) ที่เติบโตมาในครอบครัวเดียวกันจะมีพันธุกรรมร่วมกัน 100% และมีสภาพแวดล้อมร่วมกันทั้งหมด ความแตกต่างใดๆ ที่เกิดขึ้นระหว่างพวกเขานั้นเป็นเรื่องสุ่ม (เช่น เกิดจากผลกระทบของสภาพแวดล้อมเฉพาะของแฝดแต่ละคน) ความสัมพันธ์ระหว่างแฝดเหมือนจะให้ค่าประมาณของA + Cแฝดต่าง (แฝดไดไซโกติก – DZ) ก็มี C ร่วมกันเช่นกัน แต่โดยเฉลี่ยแล้วจะมีพันธุกรรมร่วมกันเพียง 50% ดังนั้นความสัมพันธ์ระหว่างแฝดต่างจึงเป็นค่าประมาณโดยตรงของ ½( A )+ Cถ้าเราใช้สัญลักษณ์ r แทนความสัมพันธ์เราสามารถกำหนดr _mzและr _dzเป็นความสัมพันธ์ของลักษณะเฉพาะระหว่างแฝดเหมือนและแฝดต่างตามลำดับ สำหรับลักษณะเฉพาะใดๆ แล้ว:

r _mz = A + C

r _dz = ½ A + C

กล่าวอีกครั้ง ความแตกต่างระหว่างผลรวมทั้งสองนี้ทำให้เราสามารถหาค่าAและC ได้ (และเป็นผลให้สามารถหาค่าEได้ด้วย) เนื่องจากความแตกต่างระหว่างความสัมพันธ์แบบเหมือนกันและแบบต่างกันเกิดจากการลดความคล้ายคลึงทางพันธุกรรมลงครึ่งหนึ่ง ผลกระทบทางพันธุกรรมแบบบวกAจึงมีค่าเป็นสองเท่าของความแตกต่างระหว่างความสัมพันธ์แบบเหมือนกันและแบบต่างกัน

A = 2 ( r _mz − r _dz )

เมื่อทราบค่าประมาณของAแล้ว ค่าประมาณของCสามารถหาได้จากสมการแรกเป็นต้น:

C = r _mz − A

สุดท้ายนี้ เนื่องจากความสัมพันธ์ของลักษณะเฉพาะในฝาแฝดเหมือนกันสะท้อนถึงการมีส่วนร่วมอย่างเต็มที่ของAและCดังนั้นความแปรปรวนที่เหลือEสามารถประมาณได้โดยการลบความสัมพันธ์นี้ออกจาก 1

E = 1 − r _mz .

โดยสรุปแล้ว ปัจจัยทางพันธุกรรมแบบบวกAคือสองเท่าของความแตกต่างระหว่างค่าสหสัมพันธ์ของฝาแฝด MZ และ DZ (ซึ่งรู้จักกันในชื่อสูตรของฟอลคอนเนอร์ ) Cคือค่าสหสัมพันธ์ของฝาแฝด MZ ลบด้วยค่าประมาณของAและปัจจัยสุ่ม (เฉพาะบุคคล) Eคือ (1 - r _mz ) กล่าวคือ ฝาแฝด MZ แตกต่างกันเนื่องจากสภาพแวดล้อมเฉพาะบุคคลเท่านั้น (Jinks & Fulker, 1970; Plomin, DeFries, McClearn, & McGuffin, 2001)

ตั้งแต่ทศวรรษ 1970 เป็นต้นมา งานวิจัยได้เปลี่ยนไปสู่การสร้างแบบจำลอง ผลกระทบทางพันธุกรรมและสิ่งแวดล้อมโดยใช้ วิธี ความน่าจะเป็นสูงสุด (Martin & Eaves, 1977) แม้ว่าวิธีการนี้จะซับซ้อนทางด้านการคำนวณมากกว่า แต่ก็มีข้อดีมากมาย ทำให้เป็นที่นิยมอย่างแพร่หลายในงานวิจัยปัจจุบัน

ตัวอย่างแบบจำลองโครงสร้าง (สำหรับการถ่ายทอดลักษณะความสูงในหมู่ชายชาวเดนมาร์ก) ^{[ 20 ]}แสดงดังนี้:

แบบจำลอง A ทางด้านซ้ายแสดงความแปรปรวนดิบของความสูง ซึ่งมีประโยชน์เพราะรักษาผลกระทบสัมบูรณ์ของยีนและสิ่งแวดล้อมไว้ และแสดงผลในหน่วยธรรมชาติ เช่น มิลลิเมตรของการเปลี่ยนแปลงความสูง บางครั้งการทำให้พารามิเตอร์เป็นมาตรฐานก็มีประโยชน์ โดยแสดงแต่ละพารามิเตอร์เป็นเปอร์เซ็นต์ของความแปรปรวนทั้งหมด เนื่องจากเราได้แยกความแปรปรวนออกเป็น A, C และ E แล้ว ความแปรปรวนทั้งหมดจึงเป็นเพียง A + C + E จากนั้นเราสามารถปรับขนาดพารามิเตอร์แต่ละตัวเป็นสัดส่วนของผลรวมนี้ได้ กล่าวคือ Standardised–A = A/(A + C + E) ค่าการถ่ายทอดทางพันธุกรรมคือผลกระทบทางพันธุกรรมที่เป็นมาตรฐาน

ประโยชน์หลักอย่างหนึ่งของการสร้างแบบจำลองคือความสามารถในการเปรียบเทียบแบบจำลองได้อย่างชัดเจน แทนที่จะเพียงแค่ส่งคืนค่าสำหรับแต่ละองค์ประกอบ ผู้สร้างแบบจำลองสามารถคำนวณช่วงความเชื่อมั่นของพารามิเตอร์ได้ แต่ที่สำคัญกว่านั้นคือสามารถตัดและเพิ่มเส้นทาง และทดสอบผลกระทบผ่านสถิติ เช่นAICได้ ดังนั้น ตัวอย่างเช่น ในการทดสอบผลกระทบที่คาดการณ์ไว้ของครอบครัวหรือสภาพแวดล้อมร่วมที่มีต่อพฤติกรรม แบบจำลอง AE สามารถเปรียบเทียบกับแบบจำลอง ACE แบบเต็มได้อย่างเป็นกลาง ตัวอย่างเช่น เราสามารถถามเกี่ยวกับรูปด้านบนสำหรับความสูงได้ว่า สามารถตัด C (สภาพแวดล้อมร่วม) ออกได้หรือไม่โดยไม่ทำให้ความเหมาะสมของแบบจำลองลดลงอย่างมีนัยสำคัญ หรืออีก ทางหนึ่ง สามารถคำนวณ ช่วงความเชื่อมั่น สำหรับแต่ละเส้นทางได้

การสร้างแบบจำลองหลายตัวแปรสามารถให้คำตอบเกี่ยวกับความสัมพันธ์ทางพันธุกรรมระหว่างตัวแปรที่ดูเหมือนจะเป็นอิสระต่อกัน ตัวอย่างเช่น IQ และความจำระยะยาวมีพันธุกรรมร่วมกันหรือไม่? พวกมันมีสาเหตุจากสิ่งแวดล้อมร่วมกันหรือไม่? ประโยชน์เพิ่มเติม ได้แก่ ความสามารถในการจัดการกับข้อมูลแบบช่วง แบบเกณฑ์ และแบบต่อเนื่อง การรักษาข้อมูลทั้งหมดจากข้อมูลที่มีค่าขาดหาย การบูรณาการแบบจำลองแฝงกับตัวแปรที่วัดได้ ไม่ว่าจะเป็นสิ่งแวดล้อมที่วัดได้ หรือในปัจจุบันคือเครื่องหมายทางพันธุกรรมระดับโมเลกุลที่วัดได้ เช่นSNPนอกจากนี้ แบบจำลองยังหลีกเลี่ยงปัญหาข้อจำกัดในวิธีการหาความสัมพันธ์แบบหยาบๆ กล่าวคือ พารามิเตอร์ทั้งหมดจะอยู่ระหว่าง 0–1 (ค่ามาตรฐาน) ตามที่ควรจะเป็น

การศึกษาแบบหลายตัวแปรและหลายช่วงเวลา โดยมีการวัดสภาพแวดล้อมและการวัดพฤติกรรมที่อาจเป็นสาเหตุซ้ำๆ ถือเป็นมาตรฐานในปัจจุบัน ตัวอย่างของแบบจำลองเหล่านี้ ได้แก่ การออกแบบแฝดขยาย^{[ 21 ] [ 22 ]}แบบจำลองซิมเพล็กซ์^{[ 23 ]}และแบบจำลองเส้นโค้งการเติบโต^{[ 24 ]}

โปรแกรม SEMเช่นOpenMx ^{[ 25 ]}และแอปพลิเคชันอื่นๆ ที่เหมาะสมกับข้อจำกัดและกลุ่มหลายกลุ่ม ทำให้เทคนิคใหม่นี้เข้าถึงได้ง่ายสำหรับผู้ใช้ที่มีทักษะพอสมควร

เนื่องจากฝาแฝดเหมือน (MZ twins) มีทั้งยีนและปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมระดับครอบครัวที่เหมือนกัน ความแตกต่างใดๆ ระหว่างฝาแฝดเหมือนจึงสะท้อนถึง E: สภาพแวดล้อมเฉพาะบุคคล นักวิจัยสามารถใช้ข้อมูลนี้เพื่อทำความเข้าใจสภาพแวดล้อมได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้สามารถ ทดสอบความสัมพันธ์เชิงสาเหตุ ทางระบาดวิทยา ได้ ซึ่งโดยปกติแล้วมักจะถูกรบกวนจากปัจจัยต่างๆ เช่น ความสัมพันธ์ร่วมระหว่างยีนและสิ่งแวดล้อมสาเหตุย้อนกลับและ ปัจจัย รบกวนอื่นๆ

ตัวอย่างของผลกระทบเชิงบวกจากความไม่สอดคล้องกันของฝาแฝดเหมือน (MZ) แสดงไว้ด้านล่างซ้าย ฝาแฝดที่ได้คะแนนสูงกว่าในลักษณะนิสัยที่ 1 ก็จะได้คะแนนสูงกว่าในลักษณะนิสัยที่ 2 ด้วยเช่นกัน ซึ่งสอดคล้องกับสมมติฐานที่ว่า "ปริมาณ" ของลักษณะนิสัยที่ 1 ทำให้ลักษณะนิสัยที่ 2 เพิ่มขึ้น แน่นอนว่าลักษณะนิสัยที่ 2 อาจส่งผลต่อลักษณะนิสัยที่ 1 ด้วยเช่นกัน การแยกแยะความเป็นไปได้ทั้งสองนี้จำเป็นต้องใช้การออกแบบที่แตกต่างออกไป (ดูตัวอย่างด้านล่าง) ผลลัพธ์ที่เป็นศูนย์นั้นไม่สอดคล้องกับสมมติฐานเชิงสาเหตุ

ยกตัวอย่างเช่น กรณีของการสังเกตความเชื่อมโยงระหว่างภาวะซึมเศร้ากับการออกกำลังกาย (ดูรูปด้านบนทางขวา) ผู้ที่เป็นโรคซึมเศร้ามักรายงานว่าออกกำลังกายน้อยมาก อาจตั้งสมมติฐาน ได้ ว่านี่เป็น ความเชื่อมโยง เชิงสาเหตุกล่าวคือ การให้ผู้ป่วยออกกำลังกายจะช่วยยกระดับอารมณ์และป้องกันภาวะซึมเศร้า รูปถัดไปแสดงผลลัพธ์จากการทดสอบเชิงประจักษ์ของสมมติฐานนี้ ซึ่งก็คือผลลัพธ์เป็นศูนย์^{[ 26 ]}

การออกแบบความไม่สอดคล้องกันตามยาว

ดังที่เห็นได้ในรูปถัดไป การออกแบบนี้สามารถขยายไปสู่การวัดหลายครั้ง ซึ่งส่งผลให้มีข้อมูลประเภทต่างๆ ที่สามารถเรียนรู้ได้มากขึ้น เรียกว่าแบบจำลองครอสแล็ก (ลักษณะหลายอย่างที่วัดในช่วงเวลามากกว่าหนึ่งครั้ง) ^{[ 27 ]}

ในแบบจำลองความไม่สอดคล้องกันตามช่วงเวลา ความแตกต่างระหว่างฝาแฝดเหมือนกันสามารถนำมาใช้พิจารณาความสัมพันธ์ระหว่างความแตกต่างในลักษณะต่างๆ ณ เวลาที่หนึ่ง (เส้นทาง A) จากนั้นตรวจสอบสมมติฐานที่แตกต่างกันว่าการเพิ่มขึ้นในลักษณะที่ 1 ส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในลักษณะนั้นในอนาคต (เส้นทาง B และ E) หรือที่สำคัญกว่านั้นคือในลักษณะอื่นๆ (เส้นทาง C และ D) ในตัวอย่างนี้ สมมติฐานที่ว่าความสัมพันธ์ ที่สังเกตได้ ว่า ผู้ป่วยโรค ซึมเศร้ามักออกกำลังกายน้อยกว่าค่าเฉลี่ยเป็นความสัมพันธ์เชิงสาเหตุ สามารถทดสอบได้ หากการออกกำลังกายช่วยป้องกันโรคซึมเศร้า เส้นทาง D ควรมีความสำคัญ โดยฝาแฝดที่ออกกำลังกายมากกว่าจะมีอาการซึมเศร้าน้อยกว่า

จากการสร้างแบบจำลองข้างต้น จะเห็นได้ว่าสมมติฐานหลักของการศึกษาแฝดคือสภาพแวดล้อมครอบครัวที่เท่าเทียมกัน หรือที่รู้จักกันในชื่อสมมติฐานสภาพแวดล้อมที่เท่าเทียมกัน [ ^{28 ] [ 29 ] [ 30 ] ความ}สามารถพิเศษในการทดสอบสมมติฐานนี้เกิดขึ้นเมื่อพ่อแม่เชื่อว่าแฝดของตนไม่เหมือนกัน ทั้งที่ความจริงแล้วพวกเขามีพันธุกรรมเหมือนกัน การศึกษาลักษณะทางจิตวิทยาหลายประการบ่งชี้ว่าเด็กเหล่านี้ยังคงมีความสอดคล้องกันเช่นเดียวกับแฝด MZ ที่ได้รับการเลี้ยงดูโดยพ่อแม่ที่ปฏิบัติต่อพวกเขาเหมือนแฝดเหมือนกัน^{[ 31 ]}

วิธีการทางพันธุศาสตร์ระดับโมเลกุลในการประมาณค่าการถ่ายทอดทางพันธุกรรมมักให้ค่าประมาณที่ต่ำกว่าการศึกษาแฝดแบบดั้งเดิม เนื่องจากอาร์เรย์ SNP สมัยใหม่ไม่สามารถจับอิทธิพลของตัวแปรบางประเภทได้ (เช่น ตัวแปรหายากหรือโพลีมอร์ฟิซึมแบบซ้ำ) แม้ว่าบางคนจะแนะนำว่าเป็นเพราะการศึกษาแฝดประเมินค่าการถ่ายทอดทางพันธุกรรมสูงเกินไป^{[ 32 ]}การศึกษาในปี 2016 พบว่าสมมติฐานที่ว่าสภาพแวดล้อมก่อนคลอดของแฝดนั้นเท่ากันนั้นค่อนข้างสมเหตุสมผล^{[ 33 ]}นักวิจัยยังคงถกเถียงกันอยู่ว่าสมมติฐานเรื่องสภาพแวดล้อมที่เท่ากันนั้นถูกต้องหรือไม่^{[ 34 ] [ 35 ] [ 36 ] [ 37 ] [ 38 ]}

เทคนิคที่มีประสิทธิภาพเป็นพิเศษสำหรับการทดสอบวิธีการแฝดได้รับการรายงานโดย Visscher et al. ^{[ 39 ]}แทนที่จะใช้แฝด กลุ่มนี้ใช้ประโยชน์จากข้อเท็จจริงที่ว่าในขณะที่พี่น้องโดยเฉลี่ยแบ่งปันยีนกัน 50% การแบ่งปันยีนที่แท้จริงสำหรับคู่พี่น้องแต่ละคู่จะแตกต่างกันไปรอบ ๆ ค่านี้ ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วเป็นการสร้างความต่อเนื่องของความคล้ายคลึงทางพันธุกรรมหรือ "ความเป็นแฝด" ภายในครอบครัว

ปัจจัยทางพันธุกรรม ซึ่งรวมถึงการแสดงออกของยีนและปฏิสัมพันธ์ระหว่างยีนกับสิ่งแวดล้อม อาจแตกต่างกันระหว่างเพศ คู่แฝดต่างเพศที่ไม่เหมือนกันมีคุณค่าอย่างยิ่งในการอธิบายผลกระทบเหล่านี้

ในกรณีที่รุนแรงที่สุด ยีนอาจแสดงออกเฉพาะในเพศใดเพศหนึ่งเท่านั้น (ข้อจำกัดทางเพศเชิงคุณภาพ) แต่โดยทั่วไปแล้ว ผลกระทบของอัลลีลเฉพาะอาจขึ้นอยู่กับเพศของแต่ละบุคคล ยีนอาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงน้ำหนัก 100 กรัมในเพศชาย แต่อาจเปลี่ยนแปลงถึง 150 กรัมในเพศหญิง – ซึ่งเป็นผลกระทบของยีนเชิงปริมาณ

สภาพแวดล้อมอาจส่งผลกระทบต่อความสามารถของยีนในการแสดงออก และอาจส่งผลผ่านความแตกต่างทางเพศ ตัวอย่างเช่น ยีนที่ส่งผลต่อพฤติกรรมการลงคะแนนเสียงจะไม่มีผลในเพศหญิงหากเพศหญิงถูกกีดกันจากการลงคะแนนเสียง โดยทั่วไปแล้ว ตรรกะของการทดสอบความแตกต่างทางเพศสามารถขยายไปถึงกลุ่มย่อยใดๆ ของบุคคลที่กำหนดไว้ได้ ในกรณีเช่นนี้ ความสัมพันธ์ระหว่างฝาแฝดต่างเพศเดียวกันและต่างเพศจะแตกต่างกัน ซึ่งแสดงให้เห็นถึงผลกระทบของความแตกต่างทางเพศ

ด้วยเหตุนี้ จึงเป็นเรื่องปกติที่จะแบ่งแฝดต่างเพศออกเป็นสามประเภท ขั้นตอนการวิเคราะห์มาตรฐานจะเกี่ยวข้องกับการทดสอบข้อจำกัดทางเพศโดยการสร้างแบบจำลองสำหรับห้ากลุ่ม ได้แก่ แฝดชายเหมือน แฝดหญิงเหมือน แฝดชายต่างเพศ แฝดหญิงต่างเพศ และแฝดต่างเพศ ดังนั้น การสร้างแบบจำลองแฝดจึงก้าวข้ามความสัมพันธ์ไปสู่การทดสอบแบบจำลองเชิงสาเหตุที่เกี่ยวข้องกับตัวแปรเชิงสาเหตุที่เป็นไปได้ เช่น เพศ

ผลกระทบของยีนมักขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อม ปฏิสัมพันธ์ดังกล่าวเรียกว่าปฏิสัมพันธ์ G×Eซึ่งผลกระทบของอัลลีลของยีนจะแตกต่างกันไปในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน ตัวอย่างง่ายๆ ได้แก่ สถานการณ์ที่ยีนเพิ่มผลกระทบของสภาพแวดล้อม เช่น อาจทำให้ความสูงเพิ่มขึ้น 1 นิ้วในสภาพแวดล้อมที่มีสารอาหารสูง แต่เพิ่มขึ้นเพียงครึ่งนิ้วในสภาพแวดล้อมที่มีสารอาหารต่ำ สิ่งนี้สามารถเห็นได้ในความชันที่แตกต่างกันของการตอบสนองต่อสภาพแวดล้อมสำหรับจีโนไทป์ที่แตกต่างกัน

นักวิจัยมักสนใจการเปลี่ยนแปลงของค่าการถ่ายทอดทางพันธุกรรมภายใต้เงื่อนไขต่างๆ: ในสภาพแวดล้อมที่อัลลีลสามารถขับเคลื่อนผลกระทบทางฟีโนไทป์ขนาดใหญ่ได้ (ดังที่กล่าวมาข้างต้น) บทบาทสัมพัทธ์ของยีนจะเพิ่มขึ้น ซึ่งสอดคล้องกับค่าการถ่ายทอดทางพันธุกรรมที่สูงขึ้นในสภาพแวดล้อมเหล่านั้น

ผลกระทบประการที่สองคือความสัมพันธ์ระหว่างพันธุกรรมและสิ่งแวดล้อม (G × E correlation ) ซึ่งยีนบางชนิดมักพบได้ในสภาพแวดล้อมบางอย่าง หากยีนทำให้พ่อแม่ชอบอ่านหนังสือ เด็กที่ได้รับยีนนี้ก็มีแนวโน้มที่จะเติบโตในบ้านที่มีหนังสือ เนื่องจากความสัมพันธ์ระหว่างพันธุกรรมและสิ่งแวดล้อม (GE correlation) กล่าวคือ พ่อหรือแม่คนใดคนหนึ่งหรือทั้งสองคนมียีนนี้ และจะสะสมหนังสือและส่งต่อยีนที่ชอบอ่านหนังสือไปให้ลูก สามารถทดสอบผลกระทบเหล่านี้ได้โดยการวัดตัวแปรสิ่งแวดล้อมที่คาดว่าจะมีผล (ในกรณีนี้คือหนังสือในบ้าน) โดยตรง

บทบาทของสิ่งแวดล้อมมักจะปรากฏชัดเจนตั้งแต่ช่วงต้นของชีวิต และลดลงอย่างรวดเร็วหลังจาก เริ่ม การศึกษาภาคบังคับตัวอย่างเช่น สังเกตได้จากการอ่าน^{[ 40 ]} รวมถึงสติปัญญา^{[ 41 ]}นี่เป็นตัวอย่างของผลกระทบ G*Age และช่วยให้สามารถตรวจสอบความสัมพันธ์ GE เนื่องมาจากสภาพแวดล้อมของพ่อแม่ (ซึ่งถูกแบ่งแยกตามเวลา) และความสัมพันธ์ G*E ที่เกิดจากบุคคลที่แสวงหาสภาพแวดล้อมบางอย่างอย่างกระตือรือร้น^{[ 42 ]}

การศึกษาในพืชหรือการผสมพันธุ์สัตว์ช่วยให้สามารถวัดผลของจีโนไทป์และสภาพแวดล้อมที่สุ่มแบบทดลองได้ ในทางตรงกันข้าม การศึกษาในมนุษย์มักเป็นการสังเกต^{[ 43 ] [ 44 ]}ซึ่งอาจบ่งชี้ว่าไม่สามารถประเมินบรรทัดฐานของปฏิกิริยา ได้ ^{[ 45 ] [ 46 ]}

เช่นเดียวกับในสาขาอื่นๆ เช่นเศรษฐศาสตร์และระบาดวิทยามีการพัฒนารูปแบบการศึกษาหลายแบบเพื่อใช้ประโยชน์จากความสามารถในการใช้การแบ่งปันยีนที่แตกต่างกัน การสัมผัสซ้ำๆ และการวัดการสัมผัสกับสิ่งแวดล้อม (เช่น สถานะทางสังคมของเด็ก ความวุ่นวายในครอบครัว ความพร้อมและคุณภาพของการศึกษา โภชนาการ สารพิษ ฯลฯ) เพื่อต่อสู้กับการสับสนของสาเหตุเหล่านี้ ข้อดีโดยธรรมชาติของการออกแบบแฝดแบบคลาสสิกคือมันเริ่มที่จะคลี่คลายความสับสนเหล่านี้ ตัวอย่างเช่น ในแฝดเหมือนและแฝดต่างเพศ ผลกระทบจากสิ่งแวดล้อมและพันธุกรรมที่ใช้ร่วมกันจะไม่สับสนกัน เหมือนกับในงานวิจัยครอบครัวที่ไม่ใช่แฝด^{[ 19 ]}ดังนั้น การศึกษาแฝดจึงได้รับแรงจูงใจส่วนหนึ่งจากความพยายามที่จะใช้ประโยชน์จากการจัดเรียงยีนแบบสุ่มระหว่างสมาชิกในครอบครัวเพื่อช่วยให้เข้าใจความสัมพันธ์เหล่านี้

แม้ว่าการศึกษาแฝดจะบอกเราเพียงว่ายีนและครอบครัวส่งผลต่อพฤติกรรมอย่างไรภายในช่วงของสภาพแวดล้อมที่สังเกตได้ และโดยมีข้อแม้ว่าบ่อยครั้งยีนและสภาพแวดล้อมจะแปรผันร่วมกัน แต่นี่ก็เป็นความก้าวหน้าที่สำคัญเหนือทางเลือกอื่น ซึ่งก็คือการไม่มีความรู้เกี่ยวกับบทบาทที่แตกต่างกันของยีนและสภาพแวดล้อมเลย^{[ 47 ]}ดังนั้น การศึกษาแฝดจึงมักถูกใช้เป็นวิธีการควบคุมอย่างน้อยหนึ่งส่วนของความแปรปรวนที่สังเกตได้นี้ เช่น การแบ่งสิ่งที่ก่อนหน้านี้อาจสันนิษฐานว่าเป็นสภาพแวดล้อมของครอบครัวออกเป็นสภาพแวดล้อมร่วมกันและพันธุกรรมแบบเพิ่มพูนโดยใช้การทดลองจีโนมที่ใช้ร่วมกันอย่างสมบูรณ์และบางส่วนในแฝด^{[ 47 ]}มีข้อมูลเพิ่มเติมอยู่นอกเหนือจากการออกแบบแฝดแบบคลาสสิกการออกแบบการรับเลี้ยง บุตรบุญธรรม เป็นรูปแบบหนึ่งของการทดลองทางธรรมชาติที่ทดสอบบรรทัดฐานของปฏิกิริยาโดยการวางจีโนไทป์เดียวกันในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน^{[ 48 ]}การศึกษาความสัมพันธ์ เช่น^{[ 49 ]}ช่วยให้สามารถศึกษาผลกระทบของอัลลีลได้โดยตรง การสุ่มแบบเมนเดลของอัลลีลยังให้โอกาสในการศึกษาผลกระทบของอัลลีลแบบสุ่มโดยสัมพันธ์กับสภาพแวดล้อมและยีนอื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง^{[ 50 ]}

การออกแบบการศึกษาแฝดแบบพื้นฐานหรือแบบดั้งเดิมนั้นประกอบด้วยแฝดเหมือนและแฝดต่างเพศที่เติบโตมาในครอบครัวทางชีวภาพเท่านั้น ซึ่งเป็นเพียงส่วนหนึ่งของความสัมพันธ์ทางพันธุกรรมและสิ่งแวดล้อมที่เป็นไปได้ทั้งหมด ดังนั้นจึงกล่าวได้ว่า การประมาณค่าการถ่ายทอดทางพันธุกรรมจากการออกแบบการศึกษาแฝดนั้นเป็นเพียงก้าวแรกในการทำความเข้าใจพันธุกรรมของพฤติกรรม

การแบ่งส่วนความแปรปรวนของการศึกษาแฝดออกเป็นส่วนทางพันธุกรรมแบบเพิ่มพูน ส่วนสิ่งแวดล้อมร่วม และส่วนสิ่งแวดล้อมที่ไม่ร่วมกัน เป็นการประมาณค่าเบื้องต้นของการวิเคราะห์ที่สมบูรณ์ซึ่งคำนึงถึง ความแปรปรวนร่วม และการปฏิสัมพันธ์ระหว่างยีนและสิ่งแวดล้อมรวมถึงผลกระทบอื่นๆ ที่ไม่ใช่แบบเพิ่มพูนต่อพฤติกรรม การปฏิวัติในด้านพันธุศาสตร์ระดับโมเลกุลได้มอบเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นสำหรับการอธิบายจีโนม และนักวิจัยจำนวนมากกำลังศึกษาพันธุศาสตร์ระดับโมเลกุลเพื่อประเมินอิทธิพลของอัลลีลและสิ่งแวดล้อมต่อลักษณะต่างๆ โดยตรง

ข้อจำกัดเบื้องต้นของการออกแบบการศึกษาโดยใช้ฝาแฝดคือ ไม่สามารถพิจารณาทั้งผลกระทบจากสภาพแวดล้อมร่วมกันและผลกระทบทางพันธุกรรมที่ไม่เป็นแบบบวกสะสมได้พร้อมกัน ข้อจำกัดนี้สามารถแก้ไขได้โดยการเพิ่มพี่น้องคนอื่นๆ เข้าไปในการออกแบบการศึกษา

ข้อจำกัดประการที่สองคือ ความสัมพันธ์ระหว่างยีนกับสิ่งแวดล้อมจะไม่สามารถตรวจพบได้ว่าเป็นผลกระทบที่แยกต่างหาก เว้นแต่จะถูกเพิ่มเข้าไปในแบบจำลอง การแก้ไขข้อจำกัดนี้จำเป็นต้องรวมแบบจำลองการรับเลี้ยงบุตรบุญธรรม หรือการออกแบบการศึกษาในกลุ่มเด็กที่เกิดจากฝาแฝด เพื่อประเมินอิทธิพลของครอบครัวที่ไม่สัมพันธ์กับผลกระทบทางพันธุกรรมร่วมกัน

ในขณะที่การศึกษาความสอดคล้องจะเปรียบเทียบคุณลักษณะที่ปรากฏหรือไม่ปรากฏในฝาแฝดแต่ละคน การศึกษา ความสัมพันธ์จะเปรียบเทียบความสอดคล้องกันของคุณลักษณะที่เปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องในฝาแฝดแต่ละคู่

วิธีการศึกษาแฝดได้รับการวิพากษ์วิจารณ์จากพันธุศาสตร์ เชิงสถิติ สถิติ และจิตวิทยาโดยนักวิจัยบางคน เช่น Burt & Simons (2014) โต้แย้งว่าข้อสรุปที่ได้จากวิธีนี้มีความคลุมเครือหรือไม่มีความหมาย^{[ 51 ]}องค์ประกอบหลักของการวิพากษ์วิจารณ์และการโต้แย้งมีดังต่อไปนี้

นักวิจารณ์งานวิจัยแฝดโต้แย้งว่างานวิจัยเหล่านี้ตั้งอยู่บนสมมติฐานที่ผิดพลาดหรือน่าสงสัย รวมถึงสมมติฐานที่ว่าแฝดเหมือนมีพันธุกรรมร่วมกัน 100% ^{[ 52 ]}และสมมติฐานเรื่องสภาพแวดล้อมที่เท่าเทียมกัน^{[ 53 ] [ 54 ]}บนพื้นฐานนี้ นักวิจารณ์กล่าวว่างานวิจัยแฝดมักจะสร้างค่าประมาณการถ่ายทอดทางพันธุกรรมที่สูงเกินจริงหรือต่ำกว่าความเป็นจริงเนื่องจากปัจจัยรบกวน ทางชีวภาพ และการประเมินความแปรปรวนของสิ่งแวดล้อมต่ำเกินไปอย่างสม่ำเสมอ^{[ 51 ] [ 55 ]}นักวิจารณ์คนอื่นๆ มีจุดยืนที่เป็นกลางกว่า โดยโต้แย้งว่าสมมติฐานเรื่องสภาพแวดล้อมที่เท่าเทียมกันมักจะไม่ถูกต้อง แต่ความไม่ถูกต้องนี้มักจะมีผลกระทบต่อค่าประมาณการถ่ายทอดทางพันธุกรรมเพียงเล็กน้อย^{[ 56 ]}

ปีเตอร์ โชเนมันน์วิพากษ์วิจารณ์วิธีการประมาณค่าการถ่ายทอดทางพันธุกรรมที่พัฒนาขึ้นในช่วงทศวรรษ 1970 เขายังโต้แย้งว่าการประมาณค่าการถ่ายทอดทางพันธุกรรมจากการศึกษาแฝดอาจสะท้อนถึงปัจจัยอื่นนอกเหนือจากยีน ที่ใช้ร่วมกัน การใช้แบบจำลองทางสถิติที่ตีพิมพ์ในLoehlinและ Nichols (1976) ^{[ 57 ]}พบว่าค่าการถ่ายทอดทางพันธุกรรม HR ที่แคบของคำตอบต่อคำถาม "คุณเคยได้รับการนวดหลังหรือไม่" มีค่าการถ่ายทอดทางพันธุกรรมอยู่ที่ 0.92 สำหรับเพศชายและ 0.21 สำหรับเพศหญิง และคำถาม "คุณสวมแว่นกันแดดหลังมืดหรือไม่" มีค่าการถ่ายทอดทางพันธุกรรม 130% สำหรับเพศชายและ 103% สำหรับเพศหญิง^{[ 58 ] [ 59 ]}นักวิจารณ์ยังโต้แย้งว่าแนวคิดของ "การถ่ายทอดทางพันธุกรรม" ที่ประมาณค่าในการศึกษาแฝดเป็นเพียงนามธรรมทางสถิติที่ไม่มีความสัมพันธ์กับ DNA พื้นฐาน^{[ 60 ]}และ พื้นฐาน ทางสถิติของการวิจัยแฝดนั้นไม่ถูกต้อง นักวิจารณ์เชิงสถิติโต้แย้งว่า การประมาณค่า การถ่ายทอดทางพันธุกรรมที่ใช้ในการศึกษาแฝดส่วนใหญ่นั้นตั้งอยู่บนสมมติฐานที่จำกัด ซึ่งมักไม่ได้รับการทดสอบ และหากมีการทดสอบ ข้อมูลก็มักจะขัดแย้งกับสมมติฐานเหล่านั้น

ก่อนยุคคอมพิวเตอร์ นักสถิติใช้วิธีการที่สามารถคำนวณได้ แต่ก็มีข้อจำกัดที่ทราบกันดีอยู่แล้ว ตั้งแต่ทศวรรษ 1980 วิธีการทางสถิติโดยประมาณเหล่านี้ถูกยกเลิกไปแล้ว วิธีการแฝดสมัยใหม่ที่อิงตามแบบจำลองสมการโครงสร้างไม่ขึ้นอยู่กับข้อจำกัด และการประมาณค่าการถ่ายทอดทางพันธุกรรมเช่นที่กล่าวไว้ข้างต้นนั้นเป็นไปไม่ได้ทางคณิตศาสตร์^{[ 61 ]} ที่สำคัญ วิธีการใหม่นี้ช่วยให้สามารถทดสอบบทบาทของเส้นทางต่างๆ ได้อย่างชัดเจน และรวมและทดสอบผลกระทบที่ซับซ้อนได้^{[ 47 ]}

ผลการศึกษาแฝดไม่สามารถสรุปผลโดยทั่วไปได้โดยอัตโนมัติเกินกว่าประชากรที่มาจากการศึกษานั้น ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องเข้าใจตัวอย่างที่ศึกษาโดยเฉพาะ และลักษณะของแฝดเอง แฝดไม่ใช่ตัวอย่างแบบสุ่มของประชากร และพวกเขามีความแตกต่างกันในสภาพแวดล้อมการพัฒนา ในแง่นี้พวกเขาจึงไม่เป็นตัวแทน^{[ 62 ]}

ตัวอย่างเช่น การเกิดแฝดไดไซโกติก (DZ) ได้รับผลกระทบจากหลายปัจจัย ผู้หญิงบางคนมักผลิตไข่ มากกว่าหนึ่งฟอง ในแต่ละ รอบ เดือนจึงมีแนวโน้มที่จะมีลูกแฝดมากขึ้น แนวโน้มนี้อาจถ่ายทอดทางพันธุกรรมจากฝั่งแม่หรือฝั่งพ่อ และมักจะถ่ายทอดจากทั้งสองฝ่าย ผู้หญิงที่มีอายุมากกว่า 35 ปี มีแนวโน้มที่จะผลิตไข่สองฟอง ผู้หญิงที่มีลูกสามคนขึ้นไปก็มีแนวโน้มที่จะมีลูกแฝดไดไซโกติกเช่นกัน การกระตุ้นการตกไข่เทียมและการปฏิสนธิ ใน หลอดทดลอง - การย้าย ตัวอ่อนก็สามารถทำให้เกิดแฝดต่างไข่และแฝดเหมือนได้เช่นกัน^{[ 63 ] [ 64 ] [ 65 ] [ 66 ] [ 67 ] [ 68 ]}

อย่างไรก็ตาม ฝาแฝดมีความแตกต่างจากพี่น้องที่ไม่ใช่ฝาแฝดเพียงเล็กน้อย การศึกษาที่วัดบุคลิกภาพและสติปัญญาของฝาแฝดชี้ให้เห็นว่าพวกเขามีคะแนนในลักษณะเหล่านี้คล้ายคลึงกับพี่น้องที่ไม่ใช่ฝาแฝดมาก (ตัวอย่างเช่น Deary et al. 2006)

คู่แฝดที่แยกจากกัน ไม่ว่าจะเป็นแฝดเหมือนหรือแฝดต่างเพศ โดยทั่วไปแล้วจะถูกแยกจากกันด้วยการรับเลี้ยงบุตรบุญธรรมซึ่งทำให้ครอบครัวดั้งเดิมของพวกเขาไม่เป็นตัวแทนของครอบครัวแฝดทั่วไป เนื่องจากพวกเขาได้ยกบุตรของตนให้ผู้อื่นรับเลี้ยงเป็นบุตรบุญธรรม ครอบครัวที่พวกเขารับเลี้ยงเป็นบุตรบุญธรรมก็ไม่เป็นตัวแทนของครอบครัวแฝดทั่วไปเช่นกัน เนื่องจากพวกเขาทั้งหมดได้รับการอนุมัติให้รับเลี้ยงบุตรบุญธรรมโดยหน่วยงานคุ้มครองเด็ก และสัดส่วนที่มากเกินควรของพวกเขานั้นไม่มีบุตรทางสายเลือด ผู้ที่อาสาสมัครเข้าร่วมการศึกษายังไม่เป็นตัวแทนของแฝดที่แยกจากกันโดยทั่วไปด้วยซ้ำ เนื่องจากไม่ใช่แฝดที่แยกจากกันทุกคนที่ยินยอมเข้าร่วมการศึกษาแฝด^{[ 69 ] [ 70 ]}

สำหรับกลุ่มฝาแฝด ความสอดคล้องกันแบบคู่ต่อคู่จะถูกกำหนดโดย C/(C+D) โดยที่ C คือจำนวนคู่ที่สอดคล้องกัน และ D คือจำนวนคู่ที่ไม่สอดคล้องกัน

ตัวอย่างเช่น กลุ่มฝาแฝด 10 คู่ได้รับการคัดเลือกไว้ล่วงหน้าให้มีสมาชิกที่ได้รับผลกระทบ 1 คน (ในคู่) ในระหว่างการศึกษา สมาชิกอีก 4 คนที่ก่อนหน้านี้ไม่ได้รับผลกระทบก็ได้รับผลกระทบเช่นกัน ทำให้ได้ความสอดคล้องแบบคู่ (pairwise concordance) เท่ากับ 4/(4+6) หรือ 4/10 หรือ 40%

สำหรับกลุ่มฝาแฝดที่อย่างน้อยหนึ่งคนในแต่ละคู่ได้รับผลกระทบ ความ สอดคล้องแบบโปรแบนด์ไวส์ (probandwise concordance ) คือการวัดสัดส่วนของฝาแฝดที่เป็นโรคซึ่งมีฝาแฝดอีกคนที่ได้รับผลกระทบ และสามารถคำนวณได้ด้วยสูตร 2C/(2C+D) โดยที่ C คือจำนวนคู่ที่สอดคล้องกัน และ D คือจำนวนคู่ที่ไม่สอดคล้องกัน

ตัวอย่างเช่น พิจารณากลุ่มฝาแฝด 10 คู่ที่ได้รับการคัดเลือกไว้ล่วงหน้าแล้วว่ามีสมาชิกที่ได้รับผลกระทบ 1 คน ในระหว่างการศึกษา สมาชิกอีก 4 คนที่ก่อนหน้านี้ไม่ได้รับผลกระทบก็ได้รับผลกระทบเช่นกัน ทำให้ความสอดคล้องแบบ probandwise เท่ากับ 8/ (8+6)หรือ 8/14 หรือ57 %

บางพื้นที่อัตราการเกิด แฝด สูงกว่าค่าเฉลี่ยทั่วโลกอย่างมาก สูงกว่าที่อื่นถึงหกเท่า โดยมีคู่แฝดหลายร้อยคู่ในครอบครัวเพียงไม่กี่พันครอบครัว ปรากฏการณ์นี้ไม่พบในหมู่บ้านใกล้เคียง ทำให้เป็นปริศนาเฉพาะพื้นที่อย่างแท้จริง

แม้ว่าทฤษฎีในยุคแรกจะระบุว่าอัตราการเกิดแฝดสูงเป็นผลมาจากปัจจัยทางพันธุกรรม สิ่งแวดล้อม หรืออาหาร แต่ผลการวิจัยสรุปว่าปรากฏการณ์เหล่านี้สามารถอธิบายได้ดีที่สุดด้วยความน่าจะเป็นทางสถิติ ผลการค้นพบของเขาชี้ให้เห็นว่าอัตราการเกิดแฝดทั่วโลก 1% หมายความว่าบางพื้นที่จะมีอัตราสูงกว่าตามธรรมชาติเพียงเพราะโอกาส—คล้ายกับการโยนเหรียญที่ได้ผลลัพธ์ใกล้เคียงกันหลายครั้ง—โดยไม่จำเป็นต้องมีคำอธิบายทางชีววิทยาหรือสิ่งแวดล้อมใดๆ เป็นพิเศษ การศึกษาอย่างกว้างขวางไม่สามารถระบุเครื่องหมายทางพันธุกรรมที่เฉพาะเจาะจงหรือสาเหตุภายนอกได้ ซึ่งเป็นการตอกย้ำข้อโต้แย้งที่ว่าอัตราการเกิดแฝดสูงเป็นค่าผิดปกติทางสถิติแบบสุ่ม ไม่ใช่หลักฐานของปัจจัยที่ซ่อนอยู่ และเตือนเราว่าแนวโน้มของมนุษย์ที่จะแสวงหารูปแบบมักมองข้ามบทบาทของโอกาสล้วนๆ ในธรรมชาติ^{[ 71 ] [ 72 ] [ 73 ] [ 74 ]}

• สื่อการเรียนการสอน ตำราเรียน ซอฟต์แวร์ และตัวอย่างสคริปต์ฟรีสำหรับการวิจัยเกี่ยวกับฝาแฝด
• Jang, KL; McCrae, RR; Angleitner, A. Riemann; Livesley, WJ (1998). "การถ่ายทอดลักษณะเฉพาะระดับย่อยในตัวอย่างแฝดข้ามวัฒนธรรม: การสนับสนุนแบบจำลองลำดับชั้นของบุคลิกภาพ"วารสารบุคลิกภาพและจิตวิทยาสังคม 74 ( 6): 1556– 1565. doi : 10.1037/0022-3514.74.6.1556 . PMID  9654759 .
• R. Plomin, JC DeFries, VS Knopik และ JM Neiderhiser (2012). พันธุศาสตร์เชิงพฤติกรรม . สำนักพิมพ์ Worth Publishers. ลอนดอน
• แนนซี แอล. ซีกัล (2005) แบ่งแยกไม่ได้ด้วยสอง: ชีวิตของฝาแฝดผู้ไม่ธรรมดานิวยอร์กสำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด
• เซกัล, แนนซี แอล. (2012). เกิดมาด้วยกัน—ถูกเลี้ยงดูแยกจากกัน . เคมบริดจ์, แมสซาชูเซตส์: สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด. ISBN 978-0-674-05546-9.
  • ไบรอัน แคปแลน (20 มิถุนายน 2012). "โอ้ พี่ชาย เจ้าเป็นใคร?" . เดอะ วอลล์ สตรีท เจอร์นัล .
• Am J Med Genet C Semin Med Genet. 2552 พฤษภาคม 15;151C(2):136-41. ไม่เหมือนกันอย่างแท้จริง: ความแตกต่างทางเอพิเจเนติกส์ในฝาแฝดโมโนไซโกติกและนัยสำคัญสำหรับการศึกษาฝาแฝดในจิตเวชศาสตร์ Haque FN, Gottesman II, Wong AH.

• Schönemann, Peter (1997). "แบบจำลองและความสับสนของการถ่ายทอดทางพันธุกรรม" (PDF) . Genetica . 99 ( 2– 3): 97– 108. doi : 10.1007/bf02259513 . PMID  9463078 . S2CID  36598943 . เก็บถาวรจากต้นฉบับ(PDF)เมื่อ 2008-02-28.
• Schönemann, Peter ; Schönemann, Roberta D. (1994). "แบบจำลองสิ่งแวดล้อมเทียบกับแบบจำลองทางพันธุกรรมสำหรับข้อมูลบุคลิกภาพของ Osborne ในฝาแฝดเหมือนและฝาแฝดต่างเพศ" (PDF) . CPC . 13 (2): 141– 167. เก็บถาวรจากต้นฉบับ(PDF)เมื่อ 2012-07-22 . สืบค้นเมื่อ2013-07-06 .
• Kamin, LJ (1974). วิทยาศาสตร์และการเมืองของ IQ โพโทแม ค, แมริแลนด์: Lawrence Erlbaum Associates
• Kempthorne, O (1997). "การถ่ายทอดทางพันธุกรรม: การใช้และการใช้ในทางที่ผิด" Genetica . 99 ( 2– 3): 109– 112. doi : 10.1007/bf02259514 . PMID  9463066 . S2CID  23266944 .
• โจเซฟ, เจ. (2003). ภาพลวงตาของยีน: การวิจัยทางพันธุกรรมในจิตเวชศาสตร์และจิตวิทยาภายใต้กล้องจุลทรรศน์.สำนักพิมพ์ PCCS.

หนังสือเล่มนี้ได้รับการวิจารณ์อย่างละเอียดโดยสมาคมจิตวิทยาแห่งอเมริกา Hanson, DR (2005). 'ความสับสนของภาพลวงตาทางพันธุกรรม: บทวิจารณ์หนังสือ The Gene Illusion: Genetic Research in Psychiatry and Psychology Under the Microscope โดย Jay Joseph' [ฉบับอิเล็กทรอนิกส์]. PsycCritiques , 50, e14.

• Capron, Christiane; Vetta, Adrian R.; Duyme, Michel; Vetta, Atam (1999). "ความเข้าใจผิดเกี่ยวกับ IQ ไบโอเมตริก" Cahiers de Psychologie Cognitive/Current Psychology of Cognition . 18 (2): 115– 160.
• Horwitz, AV; Videon, TM; Schmitz, MF; Davis, D (มิถุนายน 2546). "การทบทวนความคิดเกี่ยวกับฝาแฝดและสิ่งแวดล้อม: แหล่งที่มาทางสังคมที่เป็นไปได้สำหรับอิทธิพลทางพันธุกรรมที่สันนิษฐานไว้ในการวิจัยฝาแฝด" J Health Soc Behav . 44 (2): 111– 129. doi : 10.2307/1519802 . JSTOR  1519802 . PMID  12866384 .
• และสำหรับคำตอบของบทความนี้ โปรดดูที่:
  • Freese, J; Powell, B (มิถุนายน 2546). "การเอียงที่ทวินมิลส์: การคิดใหม่เกี่ยวกับการตอบสนองทางสังคมวิทยาต่อพันธุศาสตร์เชิงพฤติกรรม" J Health Soc Behav . 44 (2): 130– 135. doi : 10.2307/1519803 . JSTOR  1519803 . PMID  12866385 .

มีองค์กรทางวิชาการหลายแห่งที่สนับสนุนงานวิจัยด้านพันธุศาสตร์พฤติกรรม เช่นสมาคมพันธุศาสตร์พฤติกรรม (Behavior Genetics Association ) สมาคม ศึกษาแฝดนานาชาติ (International Society for Twin Studies ) และสมาคมพันธุศาสตร์พฤติกรรมและประสาทวิทยานานาชาติ (International Behavioural and Neural Genetics Society ) นอกจากนี้ งานวิจัยด้านพันธุศาสตร์พฤติกรรมยังมีบทบาทสำคัญในสมาคมทั่วไปอีกหลายแห่ง เช่นสมาคมพันธุศาสตร์จิตเวชนานาชาติ (International Society of Psychiatric Genetics )

วารสารเฉพาะทางที่มีชื่อเสียงในสาขานี้ ได้แก่Behavior Genetics , Genes, Brain and BehaviorและTwin Research and Human Genetics