We report that eight heterozygous missense mutations in TUBB3, encoding the neuron-specific beta-tubulin isotype III, result in a spectrum of human nervous system disorders that we now call the TUBB3 syndromes. Each mutation causes the ocular motility disorder CFEOM3, whereas some also result in intellectual and behavioral impairments, facial paralysis, and/or later-onset axonal sensorimotor polyneuropathy. Neuroimaging reveals a spectrum of abnormalities including hypoplasia of oculomotor nerves and dysgenesis of the corpus callosum, anterior commissure, and corticospinal tracts. A knock-in disease mouse model reveals axon guidance defects without evidence of cortical cell migration abnormalities. We show that the disease-associated mutations can impair tubulin heterodimer formation in vitro, although folded mutant heterodimers can still polymerize into microtubules. Modeling each mutation in yeast tubulin demonstrates that all alter dynamic instability whereas a subset disrupts the interaction of microtubules with kinesin motors. These findings demonstrate that normal TUBB3 is required for axon guidance and maintenance in mammals.

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.

Importance Racial, ethnic, and sex disparities exist in US clinical study enrollment, and the prevalence of these disparities in Pediatric Eye Disease Investigator Group (PEDIG) clinical studies has not been thoroughly assessed. Objective To evaluate racial, ethnic, and sex representation in PEDIG clinical studies compared with the 2010 US Census pediatric population. Design, Setting, and Participants This cross-sectional analysis examined PEDIG clinical studies based in the US from December 1, 1997 to September 12, 2022, 41 of which met inclusion criteria of a completed study, a study population younger than 18 years, and 1 or more accompanying publication. Data analysis was performed between November 2023 and February 2024. Exposure Study participant race, ethnicity, and sex for each clinical study, as collected from peer-reviewed publications, patient-enrollment datasets, and ClinicalTrials.gov. Main Outcomes and Measures Median enrollment percentages of female, White, Black, Hispanic, Asian, and other race participants were calculated and compared with the 2010 US Census pediatric population using a 1-sample Wilcoxon rank test. Proportionate enrollment was defined as no difference on a 1-sample Wilcoxon rank test if P ≥ .05. If P < .05, we determined if the median enrollment percentage was greater than or less than 2010 US Census proportion to determine if enrollees were underrepresented or overrepresented. To calculate the magnitude of overrepresentation or underrepresentation, enrollment-census difference (ECD) was defined as the difference between groups’ median enrollment percentage and percentage representation in the 2010 US Census. Compound annual growth rate (CAGR) was used to measure temporal trends in enrollment, and logistic regression analysis was used to analyze factors that may have contributed to proportionate representation outcomes. Results A total of 11 658 study participants in 41 clinical studies were included; mean (SD) participant age was 5.9 (2.8) years and 5918 study participants (50.8%) were female. In clinical studies meeting inclusion criteria, White participants were overrepresented (ECD, 0.19; 95% CI, 0.10-0.28; P < .001). Black participants (ECD, −0.07; 95% CI, −0.10 to −0.03; P < .001), Asian participants (ECD, −0.03; 95% CI, −0.04 to −0.02; P < .001), and Hispanic participants (ECD, −0.09; 95% CI, −0.13 to −0.05; P < .001) were underrepresented. Female participants were represented proportionately (ECD, 0.004; 95% CI, −0.036 to 0.045; P = .21). White and Asian participants demonstrated a decreasing trend in study enrollment from 1997 to 2022 (White: CAGR, −1.5%; 95% CI, −2.3% to −0.6%; Asian: CAGR, −1.7%; 95% CI, −2.0% to −1.4%), while Hispanic participants demonstrated an increasing enrollment trend (CAGR, 7.2%; 95% CI, 3.7%-10.7%). Conclusions and Relevance In this retrospective cross-sectional study of PEDIG clinical studies from December 1, 1997 to September 12, 2022, Black, Hispanic, and Asian participants were underrepresented, White participants were overrepresented, and female participants were represented proportionally. Trends suggested increasing enrollment of Hispanic participants and decreasing enrollment of White participants over time. This study demonstrates an opportunity to advocate for increased enrollment of underrepresented groups in pediatric ophthalmology clinical studies.

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.

Abstract In humans and non-human primates (NHPs), motion and stereopsis are processed within fine-scale cortical sites, including V2 thick stripes and their extensions into areas V3 and V3A that are believed to be under the influence of magnocellular stream. However, in both species, the functional organization (overlapping vs. interdigitated) of these sites remains unclear. Using high-resolution functional MRI (fMRI), we found evidence for two interdigitated channels within human extrastriate areas that contribute to processing motion and stereopsis. Across multiple experiments that included different stimuli (random dots, gratings, and natural scenes), the functional selectivity of these channels for motion vs. stereopsis remained consistent. Furthermore, an analysis of resting state functional connectivity revealed stronger functional connectivity within the two channels rather than between them. This finding provides a new perspective toward the mesoscale organization of the magnocellular stream within the human extrastriate visual cortex, beyond our previous understanding based on animal models.