الجزئي للمحرك صفيف المزمنة في الجسم الحي تسجيل : الجمعية Tetrode

في هذا البروتوكول، نصف عملية تصنيع وتركيب حزم Tetros المكونة من أربعة أقطاب كهربائية للتسجيل المزمن داخل الجسم الحي في القوارض المستيقظة لبدء تصنيع الـ tetro. يتم طي خيط من أسلاك الأقطاب الكهربائية الدقيقة مرتين على نفسه لتكوين حزمة من أربعة أسلاك متوازية. ثم يتم جدل هذه الأسلاك معاً، ودمجها باستخدام مسدس هواء ساخن.

يتم وضع كل تيرو (tero) مكتمل في صندوق تخزين. وبينما يتم تصنيع المزيد من التيروس، يُدخل كل تيرو عبر مسار مخصص يدخل من خلال فتحة في مشغل خطي ويخرج من قاعدة مصفوفة المحرك الدقيق. يتم توصيل كل سلك من الأسلاك الأربعة للتيرو بدبابيس منفصلة على لوحة موصل مخرجات مثبتة في الجزء العلوي من مصفوفة المحرك الدقيق.

يتم خفض ممانعة كل قناة في الـ tero باستخدام عملية الطلاء الكهربائي بالذهب. وبمجرد تركيب جميع الـ teros وطلاؤها كهربائياً، يتم توصيل سلكين أرضيين بالدبابيس المخصصة على لوحة الموصلات، ويتم تثبيت مخروط واقٍ على إطار مصفوفة المحرك الدقيق للحماية بعد تأريض المخروط، لتصبح مصفوفات Tero ذات محركات دقيقة صالحة للعمل وجاهزة للزرع. مرحباً، أنا ديف نيان من مختبر نات ويلسون في معهد بيكوت للتعلم والذاكرة.

سنعرض لكم اليوم في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) إجراءً لتصنيع الـ teros، وتحميل الـ teros، وإتمام المراحل النهائية من إعادة بناء المحرك الدقيق (micro drive). نحن نستخدم هذا الإجراء في مختبرنا لدراسة النشاط العصبي المنسق بين مجموعات كبيرة من العصبونات في تحضيرات لحيوانات مستيقظة وفي حالة سلوكية. لذا، فلنبدأ.

لبناء الـ tero الخاص بمصفوفة المحرك الدقيق القياسية لدينا، نبدأ بطول 50 centimeter من سلك microme معزول بقطر 12 micron. اطوِ السلك إلى نصفين، ثم مرر أصابعك على طول الزوج لجعلهما يلتصقان معاً. تأكد من أن زوج الأسلاك يتمتع بتلامس جيد على طول مساحتهما الكاملة.

اطوِ الزوج مرة أخرى عن طريق إمساك الطرفين معاً. تأكد من أن العروة المتكونة في أحد الطرفين ليست ملتوية. قص الأسلاك الأربعة في الطرف غير الملتوي بحيث تكون الأطراف الأربعة محاذية لبعضها.

بالنسبة للخطوة التالية، ستحتاج إلى مشبك تماسيح معدل، وجهاز تدوير آلي، وقضيب أفقي فوق جهاز التدوير. يتم تعديل مشبك التماسيح عن طريق لصق قضيب بلاستيكي بقاعدة المشبك. عندما تكون الأطراف مكشوفة، قم بتثبيت الأسلاك الأربعة معاً باستخدام مشبك التماسيح المعدل.

علق حلقة السلك فوق القضيب الأفقي. ضع مشبك التمساح في المنصة الآلية. قم بتطبيق 80 لفة في اتجاه عقارب الساعة تليها 40 لفة عكس اتجاه عقارب الساعة على حزمة الأسلاك خلال ثلاث دقائق تقريبًا.

يمكن تغيير هذه المعلمات وفقاً لاحتياجاتك. بعد اكتمال عملية التدوير، قم بصهر الأسلاك معاً عن طريق التسخين من ثلاث زوايا مختلفة باستخدام مسدس حراري بتدفق متوسط إلى منخفض لكل زاوية، مع البدء من مسافة سنتيمتر واحد إلى سنتيمترين أسفل نقطة انفصال حزمة الأسلاك. ثم حرك مسدس الحرارة لأسفل ولأعلى على مسافة سنتيمترين من الأسلاك لمدة خمس ثوانٍ تقريباً.

توخَّ الحذر لأن درجات الحرارة المرتفعة ستؤدي إلى صهر العازل تماماً وتسبب دوائر قصيرة. الآن وبعد أن اندمجت الأسلاك معاً، قم بإزالة التيرو (tero) من جهاز اللف عن طريق رفع مشبك التمساح بلطف لتخفيف الشد عن التيرو، ثم اقطع التيرو بالقرب من مشبك التمساح. وفي الطرف الآخر، اقطع الحلقة بحيث يتبقى أربع خصلات من الأسلاك غير المحددة بعلامة تجارية وبأطوال متساوية. بعد ذلك، افصل الخصلات الفردية من الأعلى عن طريق ثني الأسلاك بلطف باستخدام ملقط ذي رؤوس ناعمة.

أصبح التيرو الآن جاهزاً للتحميل في مصفوفة المحرك الدقيق. قم بتصنيع من 21 إلى 25 طريق Tet إضافياً واحفظها في صندوق خالٍ من الغبار حتى يحين وقت المباشرة بعملية تحميل التيرو. ستحتاج إلى مصفوفة محرك دقيق كاملة إذا لم تكن قد قمت ببنائها بعد.

يرجى الرجوع إلى الفيديو الخاص بمصفوفة دفع الأقطاب الكهربائية الدقيقة للتسجيل المزمن في الجسم الحي لتفاصيل تصنيع مصفوفة الدفع الدقيق في خطة التصميم الخاصة بنا. سيتم توصيل الـ tero من أحد طرفيه بأجهزة التوصيل وسيمر عبر أنبوب حامل poly mid في وحدة الدفع الدقيق بحيث تمتد أطراف الأقطاب الكهربائية أسفل قاعدة مصفوفة الدفع الدقيق. سنقوم الآن بتوضيح عملية التحميل هذه لـ tero واحد.

قبل البدء، قم بتجهيز حامل المحرك الذي يمكن توصيله بلوحة الموصلات من أحد طرفيه، ويُثبت في الطرف الآخر بواسطة وعاء من الثلج. في هذا المثال، يتكون حامل المحرك من موصل milax ملصق بطرف واحد من مقبض سكين X exacto. مع إمساك tero بملقط ذي طرف ناعم واستخدام مجهر ستيريوسكوب، ادفع طرف tero داخل أنبوب حامل poly mid لأحد المحركات الدقيقة. استمر في دفع Tet road داخل الأنبوب حتى تقترب أسلاك القطب الكهربائي الفردية من لوحة الموصلات الموجودة في الجزء العلوي من مصفوفة المحرك؛ احذر من ثني الأسلاك، لأن ذلك سيؤدي إلى دخول tetro إلى الدماغ بزاوية مائلة بدلاً من أن يكون عمودياً، مما سيضعف سلامة tero.

الآن، قم بتمرير الطرف الآخر من الأسلاك الأربعة برفق في الفتحات المخصصة لها في لوحة واجهة القطب الكهربائي باستخدام ملاقط ذات رؤوس ناعمة. ومرة أخرى، تجنب ثني أو طي الأسلاك. وبعد وضع الأسلاك الأربعة جميعاً في مكانها، ادفع الدبابيس الذهبية في فتحاتها باستخدام زوج من الكماشات ذات فك سفلي قصير.

عند دفع الدبابيس في الثقب، فإنها ستقوم بإزالة العزل عن السلك وإنشاء اتصال كهربائي للرجوع إليه لاحقاً. تتبع بدقة التعيين بين المحركات الدقيقة (micro drives) وموضع الدبوس على لوحة واجهة القطب الكهربائي. استمر في تحميل إجمالي 18 من المصفوفات الرباعية (tetros).

ستُستخدم المحركات الدقيقة الثلاثة المتبقية في المصفوفة لاستضافة الأقطاب المرجعية. يتكون كل قطب مرجعي من tero يستخدم واحدًا فقط من الـ yns الأربعة غير المرتبطة. لتركيب الأقطاب المرجعية، اتبع إجراء التحميل، ولكن قم بتوصيل واحد فقط من الأقطاب الأربعة بدبوس القطب المرجعي المقابل على لوحة الموصلات.

إذا كنت تخطط لإجراء تسجيلات من مواقع متعددة، فقد يكون من المفيد تخطيط التوصيلات من الـ teros إلى لوحة الموصلات مسبقاً. على سبيل المثال، قم بتجميع الـ tetros المستهدفة لمنطقة تشريحية واحدة معاً على لوحة واجهة الأقطاب الكهربائية. ومن شأن ذلك أن يقلل من احتمالية تعديل الـ tetro الخاطئة أثناء التجارب.

بمجرد اكتمال تحميل التيرود، قم بتجهيز سلكين للتأريض، أحدهما للحيوان والآخر للمخروط الواقي. اقطع سلكاً فولاذياً معزولاً بطول ست بوصات، ثم قم بإزالة ثلاثة مليمترات من العازل باستخدام ملاقط معدنية من كلا طرفي السلك. بعد ذلك، اقطع سلكاً فولاذياً معزولاً بطول أربع بوصات.

قم بإزالة ثلاثة مليمترات من العازل عند أحد الطرفين وسنتيمتر واحد عند الطرف الآخر. قم بتمرير سلك التأريض الذي يبلغ طوله ست بوصات عبر الفتحة الموجودة على جانب مصفوفة المحرك الدقيق (micro drive array) صعوداً باتجاه لوحة الواجهة. قم بتوصيل السلك المكشوف بلوحة واجهة القطب الكهربائي باستخدام دبوس ذهبي في فتحة التأريض المحددة.

سيتصل هذا السلك بجمجمة الحيوان. قم بتوجيه سلك التأريض الذي يبلغ طوله أربع بوصات بشكل موازٍ لسلك التأريض الذي تم تركيبه مسبقاً. قم بتوصيل الطرف المقشر الذي يبلغ طوله ثلاثة مليمتر بمجموعة لوحة واجهة القطب الكهربائي باستخدام دبوس ذهبي في فتحة تأريض مخصصة أخرى.

سيتم توصيل هذا السلك لاحقاً بمخروط واقٍ، والذي سيعمل كقفص فارادي صغير لتقليل التقاط الضوضاء. لقد انتهينا الآن من توصيل الأسلاك ويمكننا البدء في تحسين أقطاب التيروز (teros). هدفنا في هذه العملية هو قص جميع أقطاب التيروز بحيث تكون أطول قليلاً من عمق بنية الدماغ المستهدفة في مثالنا.

صُممت المحركات الدقيقة لتحرك أقصى يتراوح بين خمسة إلى ستة مليمترات، وهو ما يكفي للوصول إلى العديد من مناطق القشرة الجديدة والحصين الظهري في الجرذ البالغ. أولاً، قم بخفض جميع المحركات الدقيقة بحيث تكون أقطاب tetro مكشوفة إلى أقصى حد في وقت واحد. اقطع جميع أقطاب tetros إلى أطوال تزيد بنحو خمسة مليمترات عن الطول النهائي المطلوب، باستخدام مقص دقيق وحاد للقطع النهائي.

قم بتجهيز زوج من المقصات المسننة في وعاء من الثلج، وثبّت إحدى المقابض بزاوية ميل بسيطة نحو الأسفل بحيث تكون الأسنان متجهة للأعلى، مع ترك المقبض الآخر متدلياً. الآن، اسحب جميع أقطاب Tet بالكامل إلى داخل القنية الموجهة عن طريق تدوير المشغلات الدقيقة للأعلى. وباستخدام المجهر المجسم، قم بمد أحد أقطاب tero بالكامل خارج القنية الخاصة به.

باستخدام مسطرة، ضع المقصات المسننة على المسافة المطلوبة من دليل القنية. قص الـ tero ببطء ورفق من خلال حركة واحدة سلسة. بعد قص الـ tero، اسحب المحرك الدقيق للأعلى بمقدار ثلاثة إلى أربعة مليمترات.

كرر هذه العملية لكل تيرو حتى يتم قطعها جميعاً. عند هذه النقطة، تصبح مستعداً لعملية الطلاء بالذهب. الطلاء بالذهب.

يعد الطلاء الواقي أمراً بالغ الأهمية لضمان استقرار التسجيلات على المدى الطويل، حيث يمنع التآكل ويعزز التوافق الحيوي. قم بضبط مقياس المعاوقة على الوضع الخارجي في مولد التيار، وفي وضع فحص التيار المستمر (DC) مع تفعيل مخرج الصوت.

قم بملامسة طرفي مولد التيار إلى الأزواج الستة الممكنة من القنوات داخل كل tero واستخدم التغذية الراجعة الصوتية لتحديد ما إذا كانت هناك دوائر قصر بين الأزواج. يبدو صوت الدائرة القصر بين أزواج القنوات بهذا الشكل. في حال وجود دائرة قصر، أعد قص الـ tero باستخدام مقص مسنن واختبره مرة أخرى.

إذا استمرت المشكلة، تخلص من مسار Tet واستبدله. حرك جميع المحركات الدقيقة لأسفل، مع تمديد جميع مسارات Tet إلى أقصى حد ممكن. عدل تكوين الجهاز لفحص معاوقة القطب الكهربائي.

الآن، اغمس أطراف جميع أجهزة الـ teros في حمام من محلول طلاء الذهب القياسي. يرتبط حمام الذهب كهربائياً بالطرف السالب لمقياس المعاوقة. تحقق من معاوقة القطب عن طريق لمس الطرف الموجب لمقياس المعاوقة بالدبوس المقابل له في لوحة الموصلات.

قم بقياس وتسجيل معاوقة كل سلك في مصفوفة المشغل الدقيق. تتراوح القيم الطبيعية من 1 إلى 3 mega ohms على مولد التيار. اضبط التيار بين 1 إلى 3 microamps.

بعد ذلك وبشكل آمن، قم بتوصيل الطرف الموجب لمقياس المعاوقة بالدبوس الموجود على لوحة الموصلات. في مقياس المعاوقة.

انتقل بسرعة من الوضع العادي إلى وضع التجاوز ثم عد مرة أخرى أثناء التواجد في وضع التجاوز. سيمر التيار عبر مسار Tet ومحلول الذهب، وسيتم طلاء الذهب على طرف القطب الكهربائي. يجب أن تكون الممانعة بعد كل جولة طلاء أقل مما كانت عليه من قبل.

كرر النبضة الحالية. إذا لم تنخفض المقاومة إلى ما دون 1 mega ohm. يتراوح النطاق التحفظي للمقاومات المقبولة من 250 kilo ohms إلى 350 kilo ohms.

إذا انخفضت المعاوقة إلى أقل من 200 kilo ohms، فقد يشير ذلك إلى وجود دائرة قصر. أما إذا لم تنخفض المعاوقة بشكل كافٍ بعد نبضات متكررة، فقد يكون طرف القطب الكهربائي مسدودًا. أعد قطع tero للتحقق من وجود دوائر قصر ثم كرر عملية الطلاء بالذهب.

إذا لم يؤدِّ إعادة القطع إلى تحسين النتيجة، استبدل الـ tero وابدأ من جديد. بعد طلاء جميع الـ teros، اغمسها في الإيثانول واتركها لتجف لمدة تتراوح بين ثلاث إلى خمس دقائق. اختبر وجود دوائر قصيرة داخل الـ teros باستخدام مولد التيار مع تعريض أطراف الـ tero للهواء.

إذا وجد اتصال تيار مستمر (DC) بين قطبين أو أكثر من أقطاب الـ tero، يجب إعادة قص الـ tero وطلاؤه بالذهب مرة أخرى. بعد اكتمال عملية الطلاء بالذهب لجميع الـ teros، يتم نقل جميع الـ teros إلى وحدة التشغيل (drive). وكخطوة نهائية في الجزء العلوي من كل وحدة تشغيل دقيقة (micro drive)، يتم إضافة قطرة من غراء السيانوأكريليت متوسط الكثافة إلى الواجهة بين كل tero والأنبوب البوليمري الخاص به.

سيؤدي ذلك إلى تثبيت الـ tero بمحركه الدقيق (micro drive). والغرض من الغطاء الواقي هو حماية المحركات الدقيقة وسلك الـ tero المكشوف من البيئة المحيطة، كما يوفر الدعم اللازم أثناء التعامل معه خلال التجربة ويقلل من الضجيج الكهربائي.

نستخدم مخروطاً بلاستيكياً مطبوعاً بتقنية ثلاثية الأبعاد. ومع ذلك، يمكن صنع المخروط من مواد أخرى مثل قطعة مثنية من علبة مياه غازية. كما يمكن أخذ المخروط البلاستيكي وتثبيت بعض شريط رقائق الألومنيوم على السطح الداخلي أو الخارجي.

أولاً، قم بإدخال وتدوير 3 براغي مقاس 1 72 جزئياً، بطول ثلاثة أرباع البوصة، في جوانب المخروط بينما تكون مصفوفة التشغيل معلقة. أدخل المخروط فوق وحدة التشغيل. تأكد من أن كلا السلكين الأرضيين يمتدان من أسفل مصفوفة التشغيل.

لف الجزء المكشوف من سلك التأريض الذي يبلغ طوله أربع بوصات حول أحد براغي 1 72 عدة مرات ثم أحكم ربط البرغي. قم بتثبيت المخروط بإحكام في قاعدة التشغيل عن طريق ربط برغيّ المخروط المتبقيين. وبذلك تكتمل عملية إنتاج مصفوفة التشغيل الدقيقة. لقد تم الآن تحميل مصفوفة التشغيل الدقيقة الخاصة بك بـ 18 teros في ثلاث مراجع.

وهو مغلف بمخروط وغطاء واقيين لضمان المتانة. وعادة ما يزن المحرك النهائي من 20 إلى 25 جراماً في المتوسط.

يتم زرع مصفوفة المحركات المكتملة باستخدام إجراء جراحي قياسي. وكما ترون، يتصل المحرك بشريحة مضخم أولي وحزمة من الأسلاك التي تنقل الإشارة إلى أجهزة وبرمجيات الحصول على البيانات. لقد عرضنا لكم للتو كيفية صنع teros وإكمال إجراء بناء مصفوفة المحركات الدقيقة.

في هذا الفيديو، أوضحنا لكم كيفية تصنيع أقطاب teros، وكيفية تحميلها وتهيئتها للتسجيل داخل الجسم الحي. بالإضافة إلى ذلك، عرضنا لكم كيفية إضافة مخروط إلى مصفوفة المحرك الدقيق لجعلها متينة بمرور الوقت. تتضمن عملية بناء مصفوفة المحرك الدقيق العديد من الخطوات، لذا يرجى التحلي بالصبر، والتعامل برفق مع الأقطاب الكهربائية، والتأكد من إتمام جميع الخطوات المرحلية بشكل صحيح.

شكراً للمشاهدة، مع تمنياتنا لكم بالتوفيق في تجاربكم.