مقالة منهجية

تصميم وتشييد Headstage فعالة من حيث التكلفة لتحفيز العصبية في وقت واحد والتسجيل في متاهة مائية

DOI:

10.3791/2155

⸱

أكتوبر 13, 2010

 , 
1Department of Neuroscience, Friedman Brain Institute, Mount Sinai School of Medicine

في هذه المقالة

ملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

نقدم طريقة منخفضة التكلفة لتصميم وبناء ضوء headstage قبل نظام مكبر للصوت في وقت واحد مع تسجيل العصبية والقدرة على التحفيز. يمكن استخدام هذا الجهاز صامدة للماء للاستخدام في الحيوانات السباحة.

الملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ويشيع استخدام preamplifiers Headstage وأتباع مصدر لدراسة النشاط العصبي في التجارب الفسيولوجيا العصبية السلوكية. المنتجات التجارية المتاحة هي مكلفة في كثير من الأحيان ، وليس تخصيص بسهولة ، وليس مغمورة. نحن هنا وصف الأسلوب لتصميم وبناء مخصصة ، headstage الدوائر المتكاملة لتسجيل 4 قنوات في وقت واحد العصبية والمحاكاة 2 - قناة في الحيوانات ، ويتصرف مستيقظا. تم تصميم headstage باستخدام مجانية ومتوفرة تجاريا حزمة تصميم CAD - نوع ، ويمكن تعديلها بسهولة لاستيعاب مستويات مختلفة (على سبيل المثال لاضافة قنوات). يبني مخصصة وحة الدوائر المطبوعة باستخدام المقاومات جبل السطحية ، والمكثفات والمضخمات التشغيلية لبناء وحدة الدائرة مصدر كسب أتباع. وأدلى headstage المياه واقية مع مزيج من الايبوكسي ، parafilm والمعجون المطاط الصناعي. وقد استخدمنا بنجاح هذا الجهاز لتسجيل الإمكانات الميدانية على الصعيد المحلي ، وتحفيز مناطق الدماغ المختلفة في وقت واحد عبر قنوات مستقلة في السباحة في الجرذان في متاهة مائية. تكلفة إجمالية تبلغ <$ 30/unit ويمكن تصنيعها بسهولة.

البروتوكول

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Headstage التصميم والتصنيع نظرة عامة

وأكملت headstage قبل مكبر للصوت يتكون النظام من العناصر التالية :

  1. كمبيوتر متكاملة مصممة لوحات الدارات الكهربائية مع أربع قنوات لتسجيل وقناتين من التحفيز.
  2. الأقطاب الكهربائية التي تتابع التسجيلات والقنوات لتحفيز الروابط المناسبة على المسرح رئيس الحيوانات.
  3. الحبل كبل واجهة التي التبديلات تسجيل وتنشيط قنوات لالمبدل زلة الدائري.
  4. شكلين من تسرب المياه على المسرح وعلى رأس الدوائر المتكاملة.

2. تصميم وتخطيط للHeadstage

قمنا بتصميم لوحات الدوائر المطبوعة متكاملة مع أتباع المصدر 4 و 2 تمر من خلال القنوات التحفيز باستخدام البرمجيات المتاحة تجاريا CAD الحزمة (www.expresspcb.com). تم تصميم واحد headstage ، ونمط التصميم تجانب عبر ورقة أكبر من دارة كهربائية لتوفير العديد من headstages بتكلفة أقل. وأحال الملف CAD لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) خدمة مزدوجة من جانب التصنيع حيث يتم طباعة لوحات طبقة اثنين باستخدام طبقات النحاس أعلى وأسفل مع كل الثقوب مطلي من خلال. مجالس استخدام القصدير / الرصاص اثار مطلي جندى والتي تتوافق مع منصات الخشبية صناعة FR - 4 القياسية. يمكن أن يكون أمر وشحنها الكلور في يوم العمل التالي. يتم قطع headstages فردية من الكلور ورقة كبيرة مبلطة وترتبط المكونات الإلكترونية مع جندى. يظهر تخطيط مثال headstage المستخدمة في هذا البروتوكول (الشكل 1). يرجى الاطلاع على موقع الشركة المصنعة للحصول على تعليمات مفصلة ونصائح حول تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور.

3. إعداد واللحام من المكونات الإلكترونية

جميع المكونات الالكترونية المستخدمة في هذا البروتوكول من النوع جبل السطحية (SMD) الأجهزة. وقد تم اختيار البصمة لكل نوع الجهاز (المقاوم ، مكثف ، الخ) لتقليل مساحة مهدرة على headstage ، ولكن يمكن استخدام مكونات SMD أكبر إذا لزم الأمر.

  1. تنظيم المكونات الخاصة بك على لوحة الدائرة وإعدادهم لحام.
  2. ضع كمية صغيرة من القصدير على لوحة من الصفيح / يؤدي إلى تكون ملحوم وتقديم غيض من وثيقة لحام الحديد تذوب والتقيد جندى الى منصة.
  3. المكثفات first جندى و المقاومات المقبل ، ثم المضخمات التشغيلية.
  4. يمكن تدمير الامبير المرجع ، عن طريق تسخين أكثر. استخدمنا مسدسا متغير الحرارة لحام والحرارة أدنى اللازمة لصهر القصدير. تقليل الوقت التدفئة التي استخدمت لصنع مشترك لحام جيدة. وجدنا أنه من الملائم لإنشاء خزان صغير من القصدير التي تذهب الى لوحة من خلال تطبيق البصمة جندى على طول اثار الاتصالات أو الطاقة.
  5. اختبار المقاومة عبر المقاومات يفي القيمة المتوقعة باستخدام مقياس الأوم.
  6. تفقد كل لوحة عن كثب لضمان عدم وجود جندى يتم الاتصال أو سد منصات المجاورة. إذا كان هناك جسر لحام ، الحرارة وذوبان اللحام واستخدام الملقط لكسر الجسر.

4. تجميع وتصنيع واجهات وزرع الحبل

  1. اضافة الى وجود 23 أنابيب الحقن جا في واحدة من المنافذ غير المستخدمة من مأخذ 9pin ABS للحصول على الدعم الميكانيكية.
  2. قطع six 1 سم طول قطعة من سلك معزول المغناطيسي لربط المسامير amphenol الإناث إلى مأخذ ABS.
  3. لحام دبابيس الإناث إلى السلك المغناطيسي باستخدام كمية صغيرة من القصدير في كل دبوس ، وتسخين دبوس من طرف.
  4. جندى على الطرف الآخر من كل سلك المغناطيسي في مآخذ ABS.
  5. موقف الذكور -- الإناث دبابيس MillMax على منصات على الجانب حبل من headstage ، والضغط من المسامير على الكلور لضمان وجود تناسب الضغط. ثم ، لحام كل طرف على كل منصة في النظام.
  6. موقف الجوز عصابة خلال زرع موصل عصبي ودفع كل من المسامير في فتحات الإناث المطلوب على قاعدة بلاستيكية.
  7. تنطبق الغراء الاكريليك (krazy الغراء) إلى الجزء العلوي من موصل مقبس ABS وثبته على قاعدة headstage. الغراء أنبوب 23Ga إلى الجانب حبل من headstage حصول على الدعم.

5. تسرب المياه في Headstage

  1. لheadstage للماء ، وسيحتوى على الدوائر المتكاملة بأكمله وأية أسطح معدنية تعرضت الايبوكسي مع 5 دقائق. تسمح 5-10 دقائق لتجفيف الأولي ، و 60 دقيقة لتجفيف دائمة.
  2. وينبغي تطبيق ملصق المعجون المسمار إلى السطح من جديد 9 دبوس ABS مأخذ حول جاحظ المسامير الإناث من نهاية الحيوانية.
  3. الحد الأقصى لتسرب المياه ، ينبغي أن تزاوج مأخذ ABS ABS والمكونات ، وينبغي تشديد الطوق الجوز. وينبغي أن تكون ملفوفة شريط صغير من parafilm حول واجهة لمنع المياه من الاتصال موصلات دبوس.

أسرار النجاح

  1. عندما حام مكبر للصوت التنفيذية ، لا اسخن حزمة من البلاستيك. إذا كان هناكهو حرق مرئية أو الذوبان ، وإزالة المرجع أمبير ويحل محله. قد تطبيق الكثير من الحرارة الضرر أمبير المرجع دون ذوبان مرئية. اختبار كل قناة مع مولد وظيفة لحام بعد.
  2. تأكد من عدم وجود اتصالات طائشة أو الجسور جندى على headstage. ويمكن استخدام الفتيل جندى لإزالة المكونات أو طائشة جندى.

6. ممثل النتائج

وهناك متابعة جيدة تسجيل إشارة مصدر الدخل دون أن يقطع داخل وخارج أثناء الحركة. لاختبار headstage ، يجب على المستخدم استخدام مولد الدالة كمدخل إلى كل طرف تسجيل وتقييم الطول الموجي في نهاية ماكس مطحنة الإخراج الرأس. وينبغي أن تتحرك فعليا headstage لا تؤثر على شكل الموجات المسجلة.

figure-protocol-1
الشكل 1. (أ) عرض تخطيطي للطبقة العليا من لوحة الدوائر المطبوعة (PCB). الخطوط الحمراء تشير إلى آثار النحاس. الخطوط الصفراء تشير إلى طبقة بالشاشة الحريرية اختياري لتحديد المواقع من القطع الالكترونية. أظهرت هي موضع مكبر للصوت التشغيلية (وسط الأصفر مربع) و المقاومات (المربعات الصغيرة الصفراء) والمكثفات (المربعات أصغر الأصفر) ، (ب) عرض تخطيطي من الطبقة السفلية من الكلور. خطوط خضراء تشير إلى آثار النحاس. منطقة خضراء واسعة مليئة وحة تمثل الأرض. ويرد هذا الملف نموذج تخطيطي للتحميل.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

متاهة الماء مهام سلوكية مبنية توفير أدوات فعالة لتحقيق قدرات الحيوانات والتمثيلات المعرفية في الوقت الحقيقي 1. استخدام خفيف الوزن وتكلفة preamplifiers headstage فعالة أمر بالغ الأهمية ولا سيما في التطبيقات الفسيولوجيا العصبية السلوكية التي تنطوي على متاهة مائية. لأن الهروب من المياه الباردة توفر الدوافع الذاتية للحيوانات في هذه المهام ، يمكن اختبار سلوكهم في محاكمات متكررة من دون صعوبات على تحفيز الحيوانات متاهات الجافة. سوف headstage انخفاض تكلفة الجهاز المضخم الموصوفة...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
الإعلان عن أي تضارب في المصالح.

شكر وتقدير

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

نود أن نعترف جوستين Riceberg للمساعدة التقنية في اختبار headstage. وأيد هذا العمل في جزء من المعاهد الوطنية للصحة منح MH65658 ، MH073689 و- F30 AG034003 01A1 ، وجبل سيناء كلية الطب.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
مصممة خصيصا لوحة الدوائر المتكاملةExpressPCB.comمخصص2 طبقة مزدوجة الوجهين ثنائي الفينيل متعدد الكلور
سطح جبل المقاوماتماوس إلكترونياتRK73B1JTTDD156J1/10 واط ، 15 م أوم 0603 ،
مكثفات SMD نيوارك0402YD104KAT2A0.1 UF (0402)
مكبر للصوت التشغيلي SMD (رباعي FET) إلكترونياتالماوس595-TLC2274AIPWرباعي FET - منخفض الضوضاء
9 دبوس ABS المقبسGinder ScientificGS09SKT-220لتوصيل
9 دبوس ABS PlugGinder ScientificGS09PLG-220ليتم زرعها في
الأسود Delrin Ring NutGinder ScientificGS09BDN-220
Black Delrin Cap NutGinder ScientificGS09BDC-220لحماية دبابيس أمفينول الزرع
(ذكر)الأمفينول Ginder Scientific220-P02
(أنثى)Ginder Scientific220-S02
5-minute epoxyDevcon Inc.S-208 / 20845
ملصق تك المعجونElmer s026000015318
الصنوبري الأساسية لحامراديو شاك64-009
لحام الحديد ويلربيروبين WSTA6(حرارة قابلة للتعديل)
ملاقط معدنيةأدوات العلومالدقيقة حجم 5
صفائح بارافيلميمكن الوطنية الأمريكيةبارافيلم 4 × 250
سلك المغناطيسBelden8052الكهربائي المطلي بالمينا
/ متعدد المقياسFluke Biomedical77 Multimeter
Millmax مزدوج الصف رؤوسمطحنة-ماكس575 - 0021010.05 "
لحام الويكChemtronics7-10L0.75 بوصة.
ذات فيلم سميك دبابيس بوصة مقياس التيار

المراجع

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Morris, R. G., Garrud, P., Rawlins, J. N., O'Keefe, J. Place navigation impaired in rats with hippocampal lesions. Nature. 297, 681-683 (1982).
  2. Rolston, J. D., Gross, R. E., Potter, S. M. A low-cost multielectrode system for data acquisition enabling real-time closed-loop processing with rapid recovery from stimulation artifacts. Front. Neuroengineering. 2, 12-12 (2009).
  3. Fee, M. S., Leonardo, A. Miniature motorized microdrive and commutator system for chronic neural recording in small animals. J. Neurosci. Methods. 112, 83-94 (2001).
  4. Shirvalkar, P. R., Rapp, P. R., Shapiro, M. L. Bidirectional changes to hippocampal theta gamma oscillations predict memory for recent spatial episodes. Proc Natl Acad Sci U S A. 107 (15), 7054-709 (2010).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

مقالات ذات صلة