人腰背根神经节细胞分布的空间模型。,The Journal of Comparative Neurology

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人腰背根神经节细胞分布的空间模型。
The Journal of Comparative Neurology ( IF 2.3 ) Pub Date : 2020-01-06 , DOI: 10.1002/cne.24848
Zachariah J Sperry _{1,

2} , Robert D Graham _{1,

2} , Nicholas Peck-Dimit _{1,

2} , Scott F Lempka _{1,

2,

3} , Tim M Bruns _{1,

2}

Affiliation

背根神经节 (DRG) 包含初级感觉神经元的胞体，越来越多地被认为是临床神经接口的新目标，用于神经假体和疼痛应用。神经记录或刺激技术的有效使用需要相对于目标神经元件（无论是轴突还是细胞体）的适当空间位置。然而，人类背根神经节神经纤维和胞体的内部三维空间组织尚未被定量描述。在这项研究中，我们分析了来自 10 个供体的 31 个人类 L4 和 L5 DRG 长度的 202 张横截面图像。我们使用自定义的半自动图形用户界面来识别图像中神经元的位置，并将输出标准化为一致的空间参考，以便按脊柱水平进行直接比较。通过应用递归分割算法，我们发现在两个脊髓水平的细胞体密度最高可以在 DRG 长度的内侧 85%、径向最外侧的 25-30% 和最背侧 69-76 %。虽然轴突密度在整个 DRG 长度上相当均匀，但在径向外部 7-11% 中有一个明显的低密度区域。这些发现与先前关于 DRG 中神经分布的定性报告一致。我们提供的定量测量将有助于改进未来神经接口技术和以 DRG 为重点的药物疗法的靶向性，并提供对中枢神经系统和外周神经系统之间桥梁的严格解剖学描述。我们发现在两个脊髓水平的最高细胞体密度可以在 DRG 长度的内侧 85%、径向最外侧的 25-30% 和最背侧的 69-76% 中找到。虽然轴突密度在整个 DRG 长度上相当均匀，但在径向外部 7-11% 中有一个明显的低密度区域。这些发现与先前关于 DRG 中神经分布的定性报告一致。我们提供的定量测量将有助于改进未来神经接口技术和以 DRG 为重点的药物疗法的靶向性，并提供对中枢神经系统和外周神经系统之间桥梁的严格解剖学描述。我们发现在两个脊髓水平的最高细胞体密度可以在 DRG 长度的内侧 85%、径向最外侧的 25-30% 和最背侧的 69-76% 中找到。虽然轴突密度在整个 DRG 长度上相当均匀，但在径向外部 7-11% 中有一个明显的低密度区域。这些发现与先前关于 DRG 中神经分布的定性报告一致。我们提供的定量测量将有助于改进未来神经接口技术和以 DRG 为重点的药物疗法的靶向性，并提供对中枢神经系统和外周神经系统之间桥梁的严格解剖学描述。在径向外侧的 7-11% 处有一个明显的低密度区域。这些发现与先前关于 DRG 中神经分布的定性报告一致。我们提供的定量测量将有助于改进未来神经接口技术和以 DRG 为重点的药物疗法的靶向性，并提供对中枢神经系统和外周神经系统之间桥梁的严格解剖学描述。在径向外侧的 7-11% 处有一个明显的低密度区域。这些发现与先前关于 DRG 中神经分布的定性报告一致。我们提供的定量测量将有助于改进未来神经接口技术和以 DRG 为重点的药物疗法的靶向性，并提供对中枢神经系统和外周神经系统之间桥梁的严格解剖学描述。

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Spatial models of cell distribution in human lumbar dorsal root ganglia.

Dorsal root ganglia (DRG), which contain the somata of primary sensory neurons, have increasingly been considered as novel targets for clinical neural interfaces, both for neuroprosthetic and pain applications. Effective use of either neural recording or stimulation technologies requires an appropriate spatial position relative to the target neural element, whether axon or cell body. However, the internal three-dimensional spatial organization of human DRG neural fibers and somata has not been quantitatively described. In this study, we analyzed 202 cross-sectional images across the length of 31 human L4 and L5 DRG from 10 donors. We used a custom semi-automated graphical user interface to identify the locations of neural elements in the images and normalize the output to a consistent spatial reference for direct comparison by spinal level. By applying a recursive partitioning algorithm, we found that the highest density of cell bodies at both spinal levels could be found in the inner 85% of DRG length, the outer-most 25-30% radially, and the dorsal-most 69-76%. While axonal density was fairly homogeneous across the DRG length, there was a distinct low density region in the outer 7-11% radially. These findings are consistent with previous qualitative reports of neural distribution in DRG. The quantitative measurements we provide will enable improved targeting of future neural interface technologies and DRG-focused pharmaceutical therapies, and provide a rigorous anatomical description of the bridge between the central and peripheral nervous systems.

更新日期：2020-01-06

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