Abstract We employed high-resolution functional MRI (fMRI) to distinguish the impacts of anisometropia and strabismus (the two most frequent causes of amblyopia) on the evoked ocular dominance (OD) response. Sixteen amblyopic participants (8 females), comprising 8 individuals with strabismus, 7 with anisometropia, 1 with deprivational amblyopia, along with 8 individuals with normal visual acuity (1 female), participated in this study for whom, we measured the difference between the response to stimulation of the two eyes, across early visual areas (V1-V4). In controls, as expected from the organization of OD columns, the evoked OD response formed a striped pattern that was mostly confined to V1. Compared to controls, the OD response in amblyopic participants formed larger fused patches that extended into downstream visual areas. Moreover, both anisometropic and strabismic participants showed stronger OD responses in V1, as well as in downstream visual areas V2-V4. Although this increase was most pronounced in V1, the correlation between the OD response level and the interocular visual acuity difference (measured behaviorally) was stronger in higher-level visual areas (V2–V4). Beyond these common effects, and despite similar densities of amblyopia between the anisometropic and strabismic participants, we found a greater increase in the size of V1 portion that responded preferentially to fellow eye stimulation in anisometropic compared to strabismic individuals. We also found a greater difference between the amplitudes of the response to binocular stimulation, in those regions that responded preferentially to the fellow vs. amblyopic eye, in anisometropic compared to strabismic subjects. In contrast, strabismic subjects demonstrated increased correlation between the OD responses evoked within V1 superficial and deep cortical depths, whereas anisometropic subjects did not. These results provide some of the first direct functional evidence for distinct impacts of strabismus and anisometropia on the mesoscale functional organization of the human visual system, thus extending what was inferred previously about amblyopia from animal models.

A 12-year-old boy with autism complicated by developmental delay, selective eating, and toe walking was admitted to the hospital because of decreased vision in both eyes. A diagnosis was made.

Abstract The visual cliff assay (VCA) has been used in multiple animal models including humans to assess stereopsis, the pinnacle percept of binocular function that is markedly disrupted in amblyopia. Amblyopia is a neurodevelopmental disorder of the visual system caused by refractive error, strabismus, or obscuration of the visual axis during infancy and early childhood. While the current standard of care can improve visual acuity in the amblyopic eye, gains are infrequently associated with improvements in stereoscopic depth perception and typically only achieved when treatment is initiated in early childhood. The mouse model of amblyopia induced by monocular deprivation (MD) is a powerful tool to study the mechanistic pathophysiology of this disorder and test novel therapeutics. However, to date, only one study has used the VCA to assess the effects of MD in mice in a limited capacity. Advantages of the VCA include no need for operant conditioning or training, completion in minutes, and minimal equipment. We comprehensively characterize and validate fundamental aspects of the VCA including test-retest reliability and contributions of binocularity using multiple monocular and binocular manipulations with clinically relevant paradigms. After long-term (3 weeks) MD, mice exhibit reduced predilection for the safe side, decreased latency to cross to the cliff side, and more crosses to the cliff side compared to sham littermate controls. Our data demonstrate that the VCA can detect binocular deficits in amblyopia but with important limitations that guide how the VCA should be applied to read out binocular function in both mechanistic and therapeutic studies in mice.

Background: Genetic optic atrophies comprise phenotypically heterogenous disorders of mitochondrial function. We aimed to correlate quantitative neuroimaging findings of the optic nerves in these disorders with clinical measures. Methods: From a retrospective database of 111 patients with bilateral optic atrophy referred for genetic testing, 15 patients diagnosed with nonglaucomatous optic atrophy of genetic origin (7 patients with pathogenic variants in OPA1 , 3 patients with Wolfram syndrome, and 5 patients with Leber hereditary optic neuropathy) who had accessible magnetic resonance (MR) images of the orbits and/or brain were analyzed. The primary outcome measures of T2 short Tau inversion recovery (STIR) signal and optic nerve caliber were quantified according to a standardized protocol, normalized to internal standards, and compared between cases and controls. Inter-rater reliability was assessed and clinical features were analyzed according to MRI features. Results: Compared with control patients, the 15 genetic optic atrophy patients demonstrated significantly increased T2 STIR signal (fold-change 1.6, P = 0.0016) and decreased optic nerve caliber (fold-change 0.72, P = 0.00012) after internal normalization. These metrics were reliable (inter-reader reliability correlation coefficients of 0.98 [ P = 0.00036] and 0.74 [ P = 0.0025] for normalized STIR and nerve caliber, respectively) and significantly correlated with visual acuity, cup-to-disc ratio, and visual field testing. Conclusion: Normalized optic nerve STIR signal and optic nerve caliber significantly correlate with visual acuity, cup-to-disc ratio, and perimetric performance in patients with genetic optic atrophy. A formalized protocol to characterize these differences on MRI may help to guide accurate and expedient diagnostic evaluation.

Abstract Background The long-term visual outcomes in spasmus nutans patients is largely unknown. The purpose of this study was to characterize visual outcomes and identify comorbid ophthalmic conditions in patients with spasmus nutans. Methods We retrospectively reviewed the charts of consecutive patients diagnosed with spasmus nutans between 2000 and 2020. Demographic information, ophthalmic characteristics, and neuroimaging results were assessed over time. Results Of the 32 patients included in the study, 13 (41%) were female. Underlying medical conditions included a diagnosis of Trisomy 21 in 6 (19%) and prematurity in 8 (25%). Twenty-one patients (66%) self-reported as a race other than Caucasian. 18 patients (56%) had non-private health insurance and 1 (3%) was uninsured. Mean age at diagnosis and resolution were 16 months (range 45 months) and 48 months (range 114 months), respectively. All 32 patients had nystagmus, 31 (97%) had head nodding and 16 (50%) had ocular torticollis. Mean follow-up was 66 months (range 185 months). On initial presentation, 6/32 (19%) had an amblyogenic refractive error and mean best-corrected visual acuity (BCVA) in the better-seeing eye was 0.78 Logarithm of the Minimum Angle of Resolution (LogMAR) (range 1.24). In a sub-analysis that included patients with > 1 exam ( n = 23), 17/20 (85%) had an amblyogenic refractive error and mean BCVA in the better-seeing eye was 0.48 LogMAR (range 1.70). At the final exam, 12 patients had measurable stereopsis, eight had strabismus, and three had undergone strabismus surgery. Eight patients required treatment for amblyopia. Conclusions We found a high prevalence of amblyogenic refractive error, strabismus and amblyopia among patients with spasmus nutans. Children with spasmus nutans benefit from ongoing ophthalmic follow-up until they are past the amblyopic age range, even after resolution of nystagmus.

Amblyopia is a developmental disorder associated with reduced performance in visually guided tasks, including binocular navigation within natural environments. To help understand the underlying neurological disorder, we used fMRI to test the impact of amblyopia on the functional organization of scene-selective cortical areas, including the posterior intraparietal gyrus scene-selective (PIGS) area, a recently discovered region that responds selectively to ego-motion within naturalistic environments (Kennedy et al., 2024). Nineteen amblyopic adults (10 female) and thirty age-matched controls (12 female) participated in this study. Amblyopic participants spanned a wide range of amblyopia severity, based on their interocular visual acuity difference and stereoacuity. The visual function questionnaire (VFQ-39) was used to assess the participants' perception of their visual capabilities. Compared to controls, we found weaker scene-selective activity within the PIGS area in amblyopic individuals. By contrast, the level of scene-selective activity across the occipital place area (OPA), parahippocampal place area (PPA), and retrosplenial cortex (RSC)) remained comparable between amblyopic and control participants. The subjects' scores on "general vision" (VFQ-39 subscale) correlated with the level of scene-selective activity in PIGS. These results provide novel and direct evidence for amblyopia-related changes in scene-processing networks, thus enabling future studies to potentially link these changes across the spectrum of documented disabilities in amblyopia.