用于慢性体内记录的微型驱动阵列：四极电极组装

在本方案中，我们描述了用于清醒啮齿类动物慢性在体记录的四极电极束（Tetrode bundle）的制备与安装步骤，以启动四极电极的制作。将一根微电极丝对折两次，形成由四根平行导线组成的电极束。随后将这些导线绞合在一起，并用热风枪加热处理。

每个制作完成的tero被放入储存盒中。在继续制作更多tero的同时，每个tero会通过线性致动器上的开口，沿一条专用通道插入，并从微驱动阵列的底部穿出。tero的四根导线分别连接至固定在微驱动阵列顶部的输出连接板上的独立引脚。

通过金电镀工艺降低每个teros通道的阻抗。在所有teros安装并完成电镀后，将两根接地导线连接至连接板上的相应引脚，并在接地后的保护锥固定到微型驱动阵列框架上，以提供保护。至此，一个功能完好的Tero微型驱动阵列已准备就绪，可用于植入。大家好，我是来自皮考特学习与记忆研究所Nat Wilson实验室的Dave Nian。

今天在麻省理工学院，我们将向您展示一种制造teros、装载teros以及完成微驱动重建最后阶段的实验流程。我们实验室采用该方法研究清醒且行为活跃的动物模型中大规模神经元群体之间的协调神经活动。现在让我们开始吧。

为了构建标准微型驱动阵列的tero，我们首先取一段50厘米长的带绝缘层12微米微丝。将导线对折，用手指沿成对的导线滑动，使其紧密贴合。确保这对导线在其整个长度上保持良好的接触。

再次将这一对线材的两端捏合在一起进行折叠。确保一端形成的环状部分没有弯折。将无环一端的四根导线剪齐，使四个端头对齐。

下一步需要使用一个经过改装的鳄鱼夹、一个电动旋转装置以及位于旋转装置上方的水平杆。改装鳄鱼夹的方法是在夹子底部粘接一根塑料杆。当夹子尖端暴露时，用改装后的鳄鱼夹将四根导线夹在一起。

将金属丝环挂在水平杆上。将鳄鱼夹放入电机驱动的载物台上。在大约三分钟内，对金属丝束顺时针扭转80圈，然后逆时针扭转40圈。

这些参数可根据您的需求进行调整。在完成三股绞合后，使用热风枪从三个不同角度对绞合处进行加热融合，每个角度采用中至低风量，起始位置位于线束分叉点下方一至二厘米处。随后，在距离导线约两厘米的范围内上下移动热风枪，持续加热约五秒钟。

请注意，高温会完全熔化绝缘层，导致短路。导线熔合后，轻轻抬起鳄鱼夹以释放 tero 上的张力，然后将 tero 从扭绞装置上取下，并在靠近鳄鱼夹处剪断 tero。在另一端，剪开线圈，使得到四根长度相等且无标识的裸线。接下来，用尖端柔软的镊子轻轻弯曲导线，将顶部的各单根线 strand 分开。

现在可以将tero装入微驱动阵列中了。再制作21至25根Tet探针，并将其存放在无尘盒中，直至进行tero装载操作。如果你尚未制备完整的微驱动阵列，则需要先完成该阵列的组装。

请参考我们的设计计划中用于慢性在体记录的视频微电极驱动阵列，了解微驱动阵列的制备方法。tero 的一端将连接至连接器硬件，并穿过微驱动装置中的聚酰亚胺载体管，使电极尖端延伸至微驱动阵列底部以下。接下来，我们将演示一个 tero 的装载过程。

开始之前，先制作一个驱动器固定装置，该装置一端可连接到连接板上，另一端可用一盘冰块夹住。在此示例中，驱动器固定装置由一个Milax连接器粘接在X型美工刀手柄的一端构成。使用带软头镊子夹持Tetro，并在体视显微镜下操作，将Tetro的尖端推入其中一个微型驱动器的聚酰亚胺中空导管内。将Tet探针推入导管，直至各个电极导线接近驱动阵列顶部的连接板处。注意操作时切勿损伤或弯曲导线，否则会导致Tetro以倾斜角度而非垂直方向进入脑组织，从而影响Tetro的结构完整性。

现在使用尖端柔软的镊子，将四根导线的另一端轻轻插入电极接口板上对应的孔中。同样，避免导线发生弯折或形成折痕。待四根导线均就位后，使用下颚部分已缩短的钳子将金针推入其对应的孔中。

当将插针插入孔中时，插针会剥离导线绝缘层，并建立用于后续参考的电连接。请记录好微驱动器与电极接口板上插针位置之间的对应关系。继续装载共计18个四极电极（tetrode）。

阵列中剩余的三个微驱动器将用于安装参考电极。每个参考电极由一个tero构成，仅使用四个未键合的yn中的一个。安装参考电极时，请遵循装入程序，但仅将四个电极中的一个连接到连接板上对应的参考电极引脚。

如果计划进行多部位记录，建议提前规划好从teros到连接板的连接方式。例如，将靶向同一解剖区域的簇状四极电极在电极接口板上集中排列。这有助于最大限度地减少实验过程中误调四极电极的可能性。

当tero加载完成后，制作两根接地线，一根用于动物，另一根用于保护锥。取一根六英寸长的绝缘钢丝，使用金属镊子从钢丝两端各去除三毫米的绝缘层。然后，再截取一段四英寸长的绝缘钢丝。

在一端去除三毫米绝缘层，在另一端去除一厘米绝缘层。将六英寸的接地导线从微驱动阵列侧面的孔中穿过，并向上引向接口板。使用金针将裸露的导线连接至电极接口板上指定的接地孔。

该导线将连接至动物颅骨。将四英寸长的接地导线与先前安装的接地导线平行布线。使用金针将露出的三毫米端连接至电极接口板上另一个指定的接地孔。

该导线稍后将连接至一个保护锥，该保护锥将起到小型法拉第笼的作用，以减少噪声干扰。现在我们已完成导线的连接，可以继续优化teros。此步骤的目标是将所有teros剪裁至略长于目标脑结构及其示例的深度。

微型驱动装置的设计最大行程为五到六毫米，足以到达成年大鼠的许多新皮层区域和背侧海马。首先，将所有微型驱动装置降至最低，使四极记录电极同时完全暴露。使用锋利的精细剪刀进行最终裁剪，将所有四极记录电极剪至比预期最终长度长约五毫米的长度。

将一把带齿剪刀放入盛有冰的容器中，用夹子夹住其中一个手柄，使其略微向下倾斜，且齿面朝上，另一个手柄保持悬空。现在完全旋转上调微型驱动装置，将所有Tet导线从其引导套管中完全撤回。使用体视显微镜，将一根tero导线从其套管中完全伸出。

使用直尺，将锯齿剪刀置于距离导管引导装置所需距离的位置。缓慢而轻柔地一次性平稳切割ter o。切割完成后，将微驱动装置向上回撤三到四毫米。

对每个 tero 重复此过程，直至全部切割完毕。此时，即可进行镀金。镀金。

旋转器对长期稳定的记录至关重要。它能防止腐蚀并提高生物相容性。将电流发生器中的阻抗仪设置为外部模式，并设置为直流检测模式且启用音频输出。

将电流发生器的两个探针接触每个tero内的六组可能的通道对，利用音频反馈判断通道对之间是否存在短路。通道对之间的短路会发出类似这样的声音。如果存在短路，请使用锯齿状剪刀重新切割tero，并再次进行测试。

如果问题仍然存在，丢弃Tet电极阵列并更换新的。将所有微型驱动器下移，尽可能完全伸出所有Tet电极阵列。修改设备配置以检测电极阻抗。

现在将所有电极的尖端浸入标准镀金溶液中。镀金液槽与阻抗计的负极引线电连接。通过将阻抗计的正极引线接触连接板上对应的针脚，检测电极的阻抗。

测量并记录微驱动阵列上每根导线的阻抗。在当前发生器上，正常值范围为1至3兆欧。将电流设置在1至3微安之间。

接下来，将阻抗仪的正极导线牢固地连接到连接板上的插针上。在阻抗仪上进行操作。

在旁路模式下，快速在正常模式与旁路模式之间切换。电流将流经Tet导线和金溶液，金将沉积在电极尖端。每轮沉积后的阻抗应低于沉积前。

重复当前脉冲。如果阻抗未降至一兆欧以下，则可接受的阻抗保守范围为250千欧至350千欧。

如果阻抗低于200千欧，可能表明存在短路。如果在重复脉冲后阻抗仍未充分下降，则电极尖端可能被堵塞。重新切割电极，检查是否短路，并重复镀金过程。

如果重新切割无济于事，则更换tero并重新开始。在放置完所有tero后，将其浸入乙醇中，并静置三到五分钟。使用电流发生器检测tero内部是否存在短路，测试时将tero的尖端暴露在空气中。

如果某个teros的两个或多个电极之间存在直流连接，则需重新切割该teros并再次镀金。在完成所有teros的镀金后，将所有teros移入驱动装置。最后，在每个微型驱动装置的顶部，于每个teros与其聚乙烯管之间的接口处滴加一滴中等粘度的氰基丙烯酸酯胶水。

这将固定微驱动器上的电极。保护套管的作用是保护微驱动器以及暴露的电极导线免受环境影响。它还能在实验操作过程中提供支撑，并减少电噪声。

我们使用一个3D打印的塑料锥形管。不过，也可以用其他材料制作该锥形管，例如弯曲的苏打水瓶片。可以取塑料锥形管，并在其内表面或外表面粘贴一些铝箔胶带。

首先，将3枚1/72号、长度为3/16英寸的螺丝插入锥体侧面，并部分旋紧，此时驱动阵列应保持悬挂状态。将锥体套入驱动器上。确保两条接地线均从驱动阵列底部引出。

将四英寸接地线裸露的部分在其中一个1/72英寸螺丝上缠绕数圈，并拧紧该螺丝。通过拧紧其余两个锥形螺丝，将锥形部件牢固地固定在驱动底座上。微型驱动阵列的制作现已完成。您的微型驱动阵列已装载了18根特罗斯电极和三根参考电极。

它被封装在保护性锥形罩和帽中，以增强耐用性。成品驱动器通常重20至25克，平均而言。

使用标准手术方法植入制作完成的驱动阵列。如您所见，该驱动器连接至一个前置放大器芯片以及一束导线，这些导线将信号传输至数据采集硬件和软件。我们刚刚向您展示了如何制作teros并完成微驱动阵列的构建过程。

在本视频中，我们向您展示了如何制备TEROS，以及如何装载TEROS并对其进行处理，以用于体内记录。此外，我们还演示了如何在微驱动阵列上添加锥形结构，以提高其长期稳定性。微驱动阵列的构建包含多个步骤，因此请保持耐心，小心操作电极，并确保所有中间步骤均正确完成。

感谢观看，祝您的实验顺利成功。