تصميم وتصنيع وخفيفة الوزن، قابل للتعديل تحقيقات متعددة القطب للتسجيلات الكهربية في الفئران

الهدف العام من هذا الإجراء هو تصميم وبناء غرسة قوية وخفيفة الوزن للغاية مع أقطاب كهربائية قابلة للتعديل بشكل مستقل من الأجزاء المتاحة تجاريا والتي يمكن تخصيصها لاستهداف أي منطقة في الدماغ ويمكن توسيع نطاقها بسهولة لاستخدامها في مجموعة متنوعة من أنواع الصغيرة. أولا ، يتم تحديد منطقة الدماغ ذات الاهتمام ويجب تعيين ترتيب أقطاب التسجيل. سيحدد هذا تصميم جسم محرك الأقراص وقاع محرك الأقراص.

تتمثل الخطوة الثانية في إنشاء جسم محرك الأقراص لإيواء محركات الأقراص الصغيرة الفردية ، بالإضافة إلى القطع العلوية ، والتي ستحمل الأقطاب الكهربائية باستخدام برنامج عمل صلب. بعد ذلك ، يتم تحضير القطعة السفلية التي تحتوي على أنابيب التوجيه للأقطاب الكهربائية ومخروط التدريع. تتمثل الخطوة الأخيرة في تجميع محرك الأقراص الفائق بالكامل عن طريق إدخال القطعة السفلية في جسم محرك الأقراص ، وإنشاء محرك الأقراص الصغير الفردي ، وتوصيل لوحة الواجهة الإلكترونية وتحميل محركات الأقراص الصغيرة بأقطاب كهربائية.

في النهاية ، يتم زرع محرك الأقراص الفائق ويمكن الحصول على تسجيلات وحدة واحدة من مناطق متعددة في الدماغ. نظرا للسهولة التي يمكن بها تخصيص محرك الأقراص الفائق وتوسيع نطاقه ، فإنه سيفيد عدد الباحثين الذين يعملون في مجموعة متنوعة من النماذج الحيوانية. لذا فإن وجود غرسات قوية وخفيفة الوزن يسمح لنا بالحصول على تسجيلات عصبية مستقرة والفئران تتصرف بحرية أثناء أداء المهام النفسية الفيزيائية.

لبدء الإجراء، حدد منطقة الدماغ التي تهمك. في حالتنا ، تنسق النواة الجانبية عند نقطة الوصول سالب 2.3 إلى سالب 2.7 ملم. LGN هو الأوسع وتستخدم هذه المنطقة لتصميم قاع محرك الأقراص.

افتح برنامج العمل الصلب وحدد المستوى الأمامي. ارسم ملف تعريف 2D لمحرك الأقراص باستخدام وظيفة الرسم ، والتي ستتضمن ملامح مقابض قاعدة محرك الأقراص وفتحات نصف مادة البولي أميد. تأكد من أن المحيط لا يحتوي على أي فجوات مفتوحة.

بعد ذلك ، حدد كلا من المستويين الأمامي والأيمن وانقر فوق إنشاء محور. ثم انقر فوق وظيفة قاعدة الرئيس الدائر. حدد ملف التعريف ثنائي الأبعاد الأزرق ، ثم قم بتدوير ملف التعريف ثنائي الأبعاد حول المحور بزاوية 360 درجة.

لإنشاء قاعدة محرك الأقراص ثلاثية الأبعاد ، انقر فوق أعمى تحت الاتجاه الأول وأدخل 360 درجة كزاوية دوران. بعد ذلك ، قم بإنشاء نصف فتحة واحدة من مادة البولي أميد عن طريق تحديد الكفاف المميز واستخدام وظيفة الدوران لتدوير الكفاف بمقدار 13 درجة حول المحور المركزي. بعد ذلك ، حدد محيط المقابض وقم بتدويره بمقدار 15 درجة حول المحور المركزي لإنشاء مقبض محرك الأقراص الثاني.

باستخدام وظيفة النمط الدائري في قائمة الميزات ، انقر فوق النمط الدائري واختر المحور المركزي كمحور الثورة. حدد 180 درجة كزاوية واثنتين كعدد المثيلات، وتأكد من تحديد المقبض الأول ضمن الميزات للنمط لإنشاء 16 فتحة نصف بولي أميد. باستخدام وظيفة النمط الدائري ، حدد أول فتحة نصف من مادة البولي أميد كميزات للنمط.

كرر النمط 16 مرة عن طريق إدخال 16 في عدد الحالات و 22.5 درجة في الزاوية. حدد مستوى جديدا بالنقر فوق علامة تبويب المستوى ضمن الهندسة المرجعية. حدد جانبي إحدى الفتحات العلوية للبولي أميد لإنشاء مستوى جديد.

هذه الطائرة هي المكان الذي سيستمر فيه الوعاء. ارسم الخطوط الدائرية لفتحة المسمار وفتحة البولي أميد على هذه المستوى. بالنسبة للقضبان المضادة لعزم الدوران ، حدد خطا مركزيا بين جانبي الفتحات العلوية من مادة البولي أميد.

ثم ارسم قضبان عزم الدوران المضادة عن طريق إنشاء دائرتين متعامدتين مع خط الوسط الذي يدور نصف قطرنا الواحد بعيدا ، ثم قم بقص الخطوط الوسطى لإنشاء وعاء محرك صغير ، بما في ذلك فتحة المسمار ، وفتحة البولي أميد ، والسكك الحديدية المضادة لعزم الدوران. انقر فوق قاعدة رئيس البثق لإنشاء سكة مضادة لعزم الدوران واختر بثق أعمى يبلغ 10 ملليمترات يتجه لأعلى ومليمترين ينتقلان إلى أسفل. ثم أضف شرائح 0.3 ملم إلى الحواف باستخدام وظيفة الفيليه.

لزيادة قوة ثقب المسمار وفتحة البولي أميد ، انقر فوق البثق والقطع واختر أعمى. ثلاثة ملليمترات تخفيضات لكل من النزول لأسفل وبضعة ملليمترات لأعلى. ثم قم بتصميم وعاء محرك الأقراص الصغير 16 مرة باستخدام المركز كمحور للثورة في الجزء العلوي من المقبض.

ارسم صندوقا بحجم ثلاثة ملليمترات في ثلاثة ملليمترات بدءا من الطرف المركزي لمقبض محرك الأقراص المواجه للمحور المركزي. بثق هذين المليمترين لأعلى. باستخدام وظيفة رئيس البثق ، ارسم دوائر بقطر ملليمتر واحد في المواقع التي ستعمل فيها مسامير EIB بعد ذلك.

قم بعمل قطع بثق 1.5 ملم لعمل ثقب. ثم قم بتصميم الصندوق والثقب مرتين. باستخدام وظيفة النمط الدائري ، قم بإجراء تخفيضات بثق إضافية في جسم محرك الأقراص لتقليل الوزن بشكل أكبر عن طريق رسم نمط على المستوى الأمامي واستخدام وظيفة النمط الدائري.

بعد ذلك ، ارسم رسما تخطيطيا للقطعة العلوية بالأبعاد المشار إليها بالمليمترات. ثم استخدم قاعدة رئيس البثق لعمل نموذج ثلاثي الأبعاد منه. أضف شرائح ملليمتر واحد إلى الزوايا باستخدام وظيفة الشرائح عند اكتمال تصميم محرك الأقراص ، يمكن طباعة جسم محرك الأقراص والقطع العلوية من خلال معظم خدمات الطباعة ثلاثية الأبعاد.

في هذا الإجراء ، ضع قطعة صغيرة من الشريط على الوجهين على سطح مستو وقم بتقطيع أنابيب البولي أميد قياس 31 إلى قطع حوالي ثمانية سنتيمترات. بعد ذلك ، ضع الطبقة الأولى من أنابيب التوجيه في أقرب وقت ممكن من بعضها البعض على الشريط على الوجهين. ثم ضعي كمية صغيرة من غراء سيانواكريليت رقيق فوق طبقة البوليميدات.

ثم ضع بسرعة طبقة ثانية من مادة البولي أميد. بعد ذلك ، قم بإنشاء عنصر نائب للألياف الضوئية باستخدام قنية قياس 26. تأكد من تشحيم القنية باستخدام مادة تشحيم أساسها التفلون قبل دمجها في التجميع.

ثم ضع خطا من أربعة إلى خمسة ملليمترات من الايبوكسي عموديا على حزمة البولي أميد. بمجرد أن تصلب الإيبوكسي ، بعد ساعتين إلى ثلاث ساعات ، قم بإزالة الشريط من الطبقة السفلية وأعد تطبيق الإيبوكسي على الجانب الآخر. بعد أن تصلب الايبوكسي ، مرة أخرى ، قم بإزالة قنية قياس 26.

قم بعمل قطع في المنتصف باستخدام شفرة حلاقة لتوليد مصفوفتين من مادة البولي أميد ، يمكن استخدام كل منهما لمحرك أقراص فائق واحد. الآن ، اطبع القالب المخروطي على ورقة شفافة وقم بقص ورقة مقابلة من رقائق الألومنيوم شديدة التحمل. ضع طبقة من الايبوكسي على رقائق الألومنيوم ثم قم بتطبيق ورق الشفافية بسرعة باستخدام جسم ثقيل أو وتد خشبي ، وقم بتنعيم الإيبوكسي بحيث يتم توزيعه بالتساوي.

بعد ذلك ، قم بقص القالب المخروطي وتثبيته معا باستخدام مشبك التمساح. أخيرا ، استخدم لمسة أخرى من الإيبوكسي لتثبيت القطع بشكل دائم لتجميع محرك الأقراص الصغير. أولا ، قم بتوصيل EIB بجسم محرك الأقراص باستخدام اثنين من المسمار.

ثم أعد إدخال قنية قياس 26 من خلال مصفوفة أنبوب توجيه البولي أميد. قم بمحاذاة مصفوفة البولي أميد مع جسم محرك الأقراص باستخدام فتحة الألياف الضوئية في EIB للتأكد من أن أنابيب التوجيه متعامدة مع EIB. بعد ذلك ، قم بتوصيل المصفوفة بجسم محرك الأقراص باستخدام الإيبوكسي وتأكد من عدم تدفق أي إيبوكسي إلى أنابيب التوجيه أو في جسم محرك الأقراص.

أخيرا ، تتم إزالة الإيبوكسي الزائد باستخدام درميل بعد ذلك تعيين كل أنبوب توجيه في مصفوفة البولي أميد إلى قوس مقابل على الجدار الداخلي لجسم محرك الأقراص. حرك حلقة صغيرة من مادة البولي أميد عيار 33 فوق كل أنبوب توجيه وفي الحامل. ثم ضع كمية صغيرة من غراء cyanoacrylate لتثبيت كل أنبوب توجيه.

أخيرا ، قم بتوصيل الجهاز بالكامل بالجدار الداخلي لجسم محرك الأقراص بالإيبوكسي وقم بقطع مادة البولي أميد بحيث تبرز فوق الشفة الداخلية مباشرة. بعد ذلك ، قم ببناء مجموعة محرك صغير عن طريق وضع أحد البراغي المصممة خصيصا من خلال الفتحة المركزية للقطعة العلوية ، متبوعا بأحد النوابض الخمسة ملليمترات. حرك الفتحة الخارجية للقطعة العلوية فوق أحد القضبان وقم بتحريك المسمار برفق.

ثم قم بقيادة المسمار حتى يصل الزنبرك إلى الحد الأدنى لطوله المضغوط. وكرر هذه العملية لكل محرك سكة حديد صغير. بعد ذلك ، اقلب مجموعة محرك الأقراص رأسا على عقب ولاحظ ترتيب مصفوفة أنبوب التوجيه.

يتم استخدامه لاحقا لرسم خريطة لموقع أنبوب التوجيه المقابل لكل محرك أقراص صغير. ثم قم بتسجيل هوية محرك الأقراص الصغير المقابل. الآن أدخل أنبوب بولي IDE في كل أنبوب توجيه من أسفل قاعدة القيادة.

دع الأنبوب الناقل يمتد من ملليمتر إلى ملليمتر من أعلى محرك الأقراص الصغير المنخفض بالكامل. ثم قم بتسجيل هوية محرك الأقراص الصغير المقابل. على الصورة.

قم بتوصيل أنبوب البولي أميد بدعامة محرك الأقراص الصغير باستخدام الإيبوكسي مع الحرص على عدم السماح له بالمرور عبر محرك الأقراص الصغير على الزنبرك أو المسمار. بعد ذلك ، قم بقطع جميع أنابيب البوليميد على ارتفاع رأس المسمار الصغير وقم بشطفه في الجزء السفلي من مصفوفة البوليميد. بعد ذلك ، قم بتركيب EIB على قاعدة محرك الأقراص باستخدام اثنين من المسمار.

في هذه المرحلة ، تكون مصفوفة محركات الأقراص جاهزة للتحميل ب TROs أو teros ستيريو. بعد التحميل ، اقلب محرك الأقراص وقم بخفض مخروط التدريع بعناية فوق محرك الأقراص بحيث تبرز القطعة السفلية فقط لتثبيت مخروط التدريع عن طريق ربط المخروط بجسم محرك الأقراص بالإيبوكسي. بعد توصيل المخروط ، قم بتجريد قطعة صغيرة من سلك الفولاذ المقاوم للصدأ وقم بتثبيتها في EIB.

خدش الجزء الداخلي من الألومنيوم من المخروط بإبرة وطحن السلك الفولاذي إلى المخروط باستخدام الطلاء الفضي. بمجرد أن يجف الطلاء الفضي ، قم بتقويته بقليل من الإيبوكسي. فيما يلي صورة لماوس يتحرك بحرية مع زرع محرك الأقراص الفائق.

وهذه أمثلة لتسجيلين أحادي الوحدة على شكل موجة من هذا الماوس. يظهر هنا قسم إكليلي من دماغ الفأر يسلط الضوء على النواة الجانبية حيث تم إنزال بعض الأقطاب الكهربائية. وإليك مثال على الرسوم البيانية لوقت التحفيز لاثنين من الخلايا العصبية LGN المتوافقة مع التحفيز البصري.

فيما يلي القسم الإكليلي الذي يسلط الضوء على الحصين حيث تم إنزال مجموعة أخرى من الأقطاب الكهربائية. يظهر هنا مثال على تسجيل إمكانات المجال المحلي لتموج الحصين من خلال التجربة المناسبة ، يمكن تجميع محرك فائق جديد في غضون يوم واحد. يمكن دمج محركات الأقراص التي تم تطويرها في هذا الإجراء مع تقنيات أخرى مثل علم البصريات الوراثي من أجل تحفيز وتسجيل مجموعات سكانية فرعية محددة من الخلايا العصبية.