Purpose: Concurrent newborn hearing and genetic screening has been reported, but its benefits have not been statistically proven due to limited sample sizes and outcome data. To fill this gap, we analyzed outcomes of a large number of newborns with genetic screening results. Methods: Newborns in China were screened for 20 hearing-loss-related genetic variants from 2012-2017. Genetic results were categorized as positive, at-risk, inconclusive, or negative. Hearing screening results, risk factors, and up-to-date hearing status were followed-up via phone interviews. Results: We completed genetic screening on one million newborns and followed up 12,778. We found that a positive genetic result significantly indicated a higher positive predictive value of the initial hearing screening (60% vs. 5.0%, P<0.001) and a lower rate of loss-to-follow-up (5% vs. 22%, P<0.001) than an inconclusive one. Importantly, 42% of subjects in the positive group with reported or presymptomatic hearing loss were missed by conventional hearing screening. Furthermore, genetic screening identified 0.23% of subjects predisposed to preventable ototoxicity. Conclusion: Our results demonstrate that limited genetic screening identified additional cases, reduced loss-to-follow-up, and informed families of ototoxicity risks, providing convincing evidence to support integrating genetic screening into universal newborn hearing screening programs.

Coordinated skills such as speech or dance involve sequences of actions that follow syntactic rules in which transitions between elements depend on the identity and order of past actions. Canary songs are comprised of repeated syllables, called phrases, and the ordering of these phrases follows long-range rules, where the choice of what to sing depends on song structure many seconds prior. The neural substrates that support these long-range correlations are unknown. Using miniature head-mounted microscopes and cell-type-specific genetic tools, we observed neural activity in the premotor nucleus HVC as canaries explore various phrase sequences in their repertoire. We find neurons that encode past transitions, extending over 4 phrases and spanning up to 4 seconds and 40 syllables. These neurons preferentially encode past actions rather than future actions, can reflect more than a single song history, and occur mostly during the rare phrases that involve history-dependent transitions in song. These findings demonstrate that network dynamics in HVC reflect preceding behavior context relevant to flexible transitions.

Due to the high genetic heterogeneity of hearing loss, current clinical testing includes sequencing large numbers of genes, which often yields a significant number of novel variants. Therefore, the standardization of variant interpretation is crucial to provide consistent and accurate diagnoses. The Hearing Loss Variant Curation Expert Panel was created within the Clinical Genome Resource to provide expert guidance for standardized genomic interpretation in the context of hearing loss. As one of its major tasks, our Expert Panel has adapted the American College of Medical Genetics and Genomics/Association for Molecular Pathology (ACMG/AMP) standards and guidelines for the interpretation of sequence variants in hearing loss genes. Here, we provide a comprehensive illustration of the newly specified ACMG/AMP hearing loss rules. Three rules remained unchanged, four rules were removed, and the remaining twenty-one rules were specified. Of the specified rules, four had general recommendations, seven were gene/disease considerations, seven had strength-level specifications, and three rules had both gene/disease and strength-level specifications. These rules were further validated and refined using a pilot set of 51 variants assessed by curators. These hearing loss-specific ACMG/AMP rules will help standardize variant interpretation, ultimately leading to better care for individuals with hearing loss.

Purpose: Proper interpretation of genomic variants is critical to successful medical decision making based on genetic testing results. A fundamental prerequisite to accurate variant interpretation is the clear understanding of the clinical validity of gene-disease relationships. The Clinical Genome Resource (ClinGen) has developed a semi-quantitative framework to assign clinical validity to gene-disease relationships. Methods: The ClinGen Hearing Loss Gene Curation Expert Panel (HL GCEP) uses this framework to perform evidence-based curations of genes present on testing panels from 17 clinical laboratories in the Genetic Testing Registry. The HL GCEP curated and reviewed 142 genes and 164 gene-disease pairs, including 105 nonsyndromic and 59 syndromic forms of hearing loss. Results: The final outcome included 82 Definitive (50%), 12 Strong (7%), 25 Moderate (15%), 32 Limited (20%), 10 Disputed (6%), and 3 Refuted (2%) classifications. The summary of each curation is date stamped with the HL GCEP approval, is live, and will be kept up-to-date on the ClinGen website (https://search.clinicalgenome.org/kb/gene-validity). Conclusion: This gene curation approach serves to optimize the clinical sensitivity of genetic testing while reducing the rate of uncertain or ambiguous test results caused by the interrogation of genes with insufficient evidence of a disease link.

PURPOSE: Pathogenic variants in GJB2 are the most common cause of autosomal recessive sensorineural hearing loss. The classification of c.101T>C/p.Met34Thr and c.109G>A/p.Val37Ile in GJB2 are controversial. Therefore, an expert consensus is required for the interpretation of these two variants. METHODS: The ClinGen Hearing Loss Expert Panel (HL-EP) collected published data and shared unpublished information from participating laboratories regarding the two variants. Functional, computational, allelic, and segregation data were also obtained. RESULTS: The panel reviewed the synthesized information, and classified the Met34Thr and Val37Ile variants according to professional variant interpretation guidelines. We found that Met34Thr and Val37Ile are significantly overrepresented in hearing loss patients, compared to the general population. Met34Thr or Val37Ile homozygotes or compound heterozygotes typically manifest mild to moderate hearing loss. Several other types of evidence also support pathogenic roles for those two variants. CONCLUSION: Resolving controversies in variant classification requires coordinated effort among a panel of international multi-institutional experts to share data, standardize classification rules, review evidence, and reach a consensus. The ClinGen HL-EP concluded that Met34Thr and Val37Ile variants in GJB2 are pathogenic for autosomal recessive nonsyndromic hearing loss with variable expressivity and age-dependent penetrance.

Most preparations for making neural recordings degrade over time and eventually fail due to insertion trauma and reactive tissue response. The magnitudes of these responses are thought to be related to the electrode size (specifically, the cross-sectional area) and the relative stiffness of the electrode material. Carbon fiber ultra-microelectrodes have a much smaller cross-section than traditional electrodes and thus may enable improved longevity of neural recordings in the central and peripheral nervous systems. Only two carbon fiber array designs have been described previously, each with limited channel densities due to limitations of the fabrication processes or interconnect strategies. Here, we describe a method for assembling carbon fiber electrodes on a flexible polyimide substrate that will facilitate the construction of high-density recording and stimulating arrays for acute use in peripheral nerves. Fibers were aligned using an alignment tool that was 3D-printed with sub-micron resolution using direct laser writing. Indium deposition on the carbon fibers provided a robust and reliable method of electrical connection to the polyimide traces. Spontaneous action potentials and stimulation-evoked compound responses with SNR > 10 and > 120, respectively, were recorded from a small (125 μm) peripheral nerve. We also improved the typically poor charge injection capacity of small diameter carbon fibers can be improved by electrodepositing 100 nm thick iridium oxide films, making the carbon fiber arrays suitable for electrical stimulation as well as recording.

Sparse sequences of neuronal activity are fundamental features of neural circuit computation; however, the underlying homeostatic mechanisms remain poorly understood. To approach these questions, we have developed a method for cellular-resolution imaging in organotypic cultures of the adult zebra finch brain, including portions of the intact song circuit. These in vitro networks can survive for weeks, and display mature neuron morphologies. Neurons within the organotypic slices exhibit a diversity of spontaneous and pharmacologically induced activity that can be easily monitored using the genetically encoded calcium indicator GCaMP6. In this study, we primarily focus on the classic song sequence generator HVC and the surrounding areas. We describe proof of concept experiments including physiological, optical, and pharmacological manipulation of these exposed networks. This method may allow the cellular rules underlying sparse, stereotyped neural sequencing to be examined with new degrees of experimental control.