Name: 设计和组装的超轻型电动微型硬盘（Microdrive）慢性神经录音的小动物 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-11-08T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 29 s
Description: 学习组装超轻型电动微型硬盘，用于小动物慢性神经电生理记录。该设备重量低于750毫克，支持长达10周的稳定细胞外信号采集，适用于自由行为实验。

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本工作由 Ester 和 Joseph Klingenstein 基金会、McKnight 捐赠基金以及 NINDS 1R01NS066408-01A1 资助。

1. 组件概述
<ol>
	<li>一个完整的微型驱动装置包含几个主要组件（图1）：作为驱动器上层结构的底座、一个带有细螺纹输出轴的电机、一个携带电极并提供电连接点的螺纹滑块，以及一个Omnetics（或同等）连接器。</li>
	<li>底座、电极滑块和电极滑块管为定制部件，使用三维计算机辅助设计软件（SolidWorks）设计，并由本地精密机械师加工完成。其余所有组件均可从商业渠道获得。</li>
	<li>底座和滑块由轻质聚醚酰亚胺（PEI）材料加工而成，而电极滑块管则使用车床将不锈钢皮下注射针管（0.0293英寸外径 × 0.00975英寸内径）切割至所需尺寸制成。尽管这些部件也可使用其他材料加工，但我们发现，PEI和不锈钢在可加工性、强度和重量之间达到了适用于本应用的最佳平衡。</li>
	<li>为组装该驱动装置，需要一个能够驱动低压直流步进电机的电机控制器。我们采用了一种基于三相电机驱动IC芯片（制造商提供的Faulhaber BLD05002）并结合提供时间步长输入的IC定时器的定制方案。此外，也有多种现成的解决方案可供选择（例如 Faulhaber MCBL05002 或 Sutter Instruments MP-285）。</li>
</ol>
2. 驱动底盘的准备与组装
<ol>
	<li>使用精细的斜口钳，修剪 Omnetics（或同等规格）连接器底部的触点引脚——后排引脚保留 1.5 mm，前排保留 1 mm（图 2A）。为增强环氧树脂在驱动底盘与连接器之间的粘结强度，可用手术刀对两个部件的后表面进行粗糙化处理。</li>
	<li>使用手术刀切割四段长度为 15 mm 的聚酰亚胺管（内径 0.0113"，外径 0.0133"），用作导线导向管。将底盘小心固定于小型台钳中，使开口腔朝下（图 2B）。使用氰基丙烯酸酯胶水将聚酰亚胺管粘接到底盘上，使其与底盘后表面齐平，并彼此平行，如 图 2B 所示。</li>
	<li>待胶水完全干燥后，将聚酰亚胺管修剪至约 6 mm 长度，并移除多余部分。剩余管段应距离底盘底边约 3 mm。</li>
	<li>为确保与前置放大器或电缆对接时有足够的间隙，连接器应安装在聚酰亚胺管上方几毫米处，并与底盘表面保持平行（图 2B）。使用环氧树脂（Torr Seal）为连接器制作一个小基座，将连接器放置其上，较短的一排引脚朝上，然后在连接器周围添加更多环氧树脂。必须等待环氧树脂完全固化后方可进行下一步操作。</li>
	<li>将底盘从台钳中取出，转移至可连接电机控制器的夹具中（例如，在本实验中，该夹具为一端固定有匹配 Omnetics 连接器的刚性杆），并将驱动装置的前表面朝上放置。将电机导线穿过底盘上的孔洞，然后将电机滑入底座的凹槽中。电机及其传动轴应与底盘平行，并紧贴底部和侧面。</li>
	<li>使用环氧树脂将电机固定在底盘上，注意不要堵塞传动轴或将来安装电极的空间（参见 图 4 中 Torr Seal 的位置）。待环氧树脂完全固化。</li>
	<li>旋转底盘，使连接器可被触及。为支撑电机导线并防止意外断裂，可在导线从底盘引出处滴加少量快干环氧树脂。修剪、剥除绝缘层，并将导线焊接到连接器上相应的触点（图 2A）。测试电机，确保传动轴在两个方向上均能平稳旋转。</li>
</ol>
3. 电极穿梭装置组装
<ol>
	<li>为尽量减少记录过程中因运动引起的伪影，电极滑块必须与底盘紧密贴合。通过将滑块穿到电机轴上，并以低速沿轴全长上下运行，测试滑块的配合情况。注意不要将滑块卡死在驱动机构中，以免电机过载——此阶段极易永久损坏塑料齿轮箱。若原本旋转的电机轴停止转动，则齿轮箱可能已损坏。</li>
	<li>若滑块在轴上运行不顺畅，请检查底盘表面和驱动螺杆是否有异物。使用精细镊子或压缩空气清除异物，对螺纹部分涂抹少量轻质矿物油，然后重新检查滑块的配合情况。</li>
	<li>若滑块过紧，可使用镊子和细粒度磨石去除滑块侧面阻碍配合的材料。注意应均匀去除材料。</li>
	<li>若滑块过松，导致其在移动过程中发生倾斜或抖动，可在滑块上粘贴一小条透明胶片，以填补其与底盘表面之间的间隙。</li>
	<li>当滑块配合合适后，将其从轴上取下，并将一根不锈钢滑块管压入滑块上的四个大孔中。每根管应居中安装，且四根管的端面应齐平（图3）。在管底滴加少量氰基丙烯酸酯胶水固定。务必小心，避免胶水沾到滑块边缘或进入管内。</li>
	<li>将组装完成的电极滑块重新穿回驱动轴，并将其完全旋至螺纹底部。</li>
</ol>
4. 引导管和电极的安装
<ol>
	<li>截取四段长度为 25 mm 的聚酰亚胺管（内径 0.0045"，外径 0.006"），用作电极导向管。此外，再截取四段长度为 40 mm 的电极作为假电极，在组装过程中用于固定导向管的位置。（请注意，这些假电极仅用于组装，不用于记录，因此可在每次组装中重复使用。）将每段导向管套入假电极上，使电极末端从管的一端伸出约 10 mm。</li>
	<li>按照 图 4A 所示，将各聚酰亚胺管排列在基座中。这将使电极导向管的末端彼此齐平，并与电机轴底部对齐，上端向外展开朝向电极滑块，而另一端在驱动器底部汇聚。取少量 Kwik-Cast 混合后，涂抹在电极导向管顶端下方约 2 mm 处。静置干燥。</li>
	<li>移除假电极，并重新调整电极导向管自由端的位置，使其在驱动器底部形成紧密束状。可使用细金属丝暂时固定（图 4B）。用更多 Kwik-Cast 固定新位置。静置干燥。</li>
	<li>使用锋利的手术刀，将伸出微驱动器底部的电极导向管部分切除。植入时，这些管将引导电极从驱动器底部（位于颅骨上）延伸至脑表面。因此，导向管的修剪长度取决于植入部位的解剖结构（图 5）。对于鸣禽，该长度约为 1.5 mm。</li>
	<li>为连接电极至连接器，截取一段长 30 mm 的绝缘铂丝（直径 0.003"），并在一端剥除 1 mm 绝缘层。将其焊接到连接器的信号引脚之一。将导线弯折至连接器下方，穿过其中一个导线导向管，并拉紧后缠绕在基座顶部的导向槽中。</li>
	<li>使用剪刀或精细线剪，将电极剪至约 25 mm 长。操作时需避免弯曲电极或损伤尖端；若发生弯曲或损伤，则该电极不可使用。将电极滑块置于轴顶部后，将电极插入聚酰亚胺管，并通过滑块中的不锈钢管向上拉出。调整位置，使电极尖端与聚酰亚胺管底端齐平。在滑块管上方 1 mm 处剪断电极。</li>
	<li>使用精细镊子，剥除电极末端最后 2 mm 的绝缘层，以及铂丝末端最后 2 mm 的绝缘层。将电极重新插入滑块管中，将铂丝插入管内，并通过插入一段短的 1 mm 钨丝（直径 0.008"）将两者固定在一起。该连接应紧密，以确保电极与导线之间形成机械和电学连接（图 3）。</li>
	<li>上下移动滑块，沿驱动轴全长滑动，以确保运动顺畅。</li>
	<li>重复步骤 4.5–4.8，直至所有电极安装完毕。</li>
	<li>截取一段长 30 mm 的银丝（直径 0.005"）作为接地导线。在一端剥除 1 mm 绝缘层，并焊接到接地引脚上。</li>
</ol>
5. 最终组装与植入前准备
<ol>
	<li>为减少电极与导管之间的摩擦，用轻质矿物油填充导管。将一滴油置于导管一端，依靠毛细作用即可使油充满整个导管。</li>
	<li>为电机和电极制作保护罩，裁剪一块12 mm × 25 mm的透明胶片，并将其折叠成宽大的U形。使用氰基丙烯酸酯将保护罩粘接到底盘的外表面（图6）。另裁剪一块15 mm × 6 mm的透明胶片，用氰基丙烯酸酯将其粘接在连接器周围。为避免干扰连接器，透明胶片的长边应与连接器的顶边齐平。</li>
	<li>植入前，通过将伸出的电极浸入10:1的去离子水-次氯酸钠溶液中10分钟，对电极和导管进行灭菌处理，随后用无菌水充分冲洗。</li>
	<li>可使用类似于步骤2.5中所用的夹具，在植入过程中将微型驱动器固定在立体定位操纵器上。</li>
</ol>
6. 代表性结果
该方案需要约5小时的动手组装时间，另需6至8小时让环氧树脂和胶水间歇干燥。然而，一旦微驱动装置首次组装完成后，即可准备重复使用即，电极、电极导管和电极线可在不到2小时内更换。当然，按照本方案所获得记录的质量和特征在一定程度上取决于记录靶区、电极的选择，以及在前置放大器或微驱动装置上游进行的任何信号处理。除此之外，可在行为动物上获得持续超过十周的稳定记录。图中展示了在行为活动的鸣禽大脑古纹状体主核（RA）中获得的单细胞单位记录示例 图7A同一区域的多单位活动如图所示 图7B.
<img alt="电极穿梭装置示意图；用于微尺度系统中精密运动控制的底盘及组件。" src="/files/ftp_upload/4314/4314fig1.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="图 1"> 
图 1. 组装完成的电动微驱动装置的三维模型。该微驱动装置由多个主要部件组成：(i) 底盘，(ii) 带螺纹输出轴的电机，(iii) 电极穿梭装置，(iv) 穿梭管，(v) 电极，(vi) 电极导向管，以及 (vii) 连接器。
<img alt="带有标记垫片的微加工示意图，以及带连接器的导线引导管图像。" src="/files/ftp_upload/4314/4314fig2.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="图 2"> 
图 2. A) 连接器的模型与连接示意图。电机导线：b, i, l。电极导线：c, d, e, f。接地导线：k。其余所有引脚可用于辅助仪器连接。B) 使用 Torr Seal 环氧树脂将连接器固定在底盘上的照片。注意连接器及下方导线引导管的位置。用于固定引导管的氰基丙烯酸盐胶水干燥后呈透明状，因此在图像中不可见。
<img alt="用于电化学研究的钨丝针、铂丝和电机轴的电极穿梭装置示意图。" src="/files/ftp_upload/4314/4314fig3.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="图 3"> 
图 3. 电极穿梭装置的组装。
<img alt="神经科学实验装置中的电极组件，带有聚酰亚胺管；标注的细节示意图。" src="/files/ftp_upload/4314/4314fig4.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="图4"> 
图4. A) 在涂抹Kwik-Cast之前，将电极引导管定位在底盘中。B) 为确保电极从驱动装置底部平行引出，在添加最后一滴Kwik-Cast前，需将引导管的底端聚拢成紧密的一束。
<img alt="用于脑研究的微型驱动器植入示意图，显示颅骨切开、导向管、颅骨和电极。" src="/files/ftp_upload/4314/4314fig5.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="图 5"> 
图 5. 电极导向管超出驱动器底部的长度由植入部位的解剖结构决定。该示意图展示了确定导向管长度时所需的相关尺寸。在鸣禽中进行植入时，1.5 mm 已足够。
<img alt="带有接地线、夹具和保护罩的微电子装置示意图；重点展示电路组件。" src="/files/ftp_upload/4314/4314fig6.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Figure 6"> 
图6. 安装了保护罩的成品电动微型驱动装置。
<img alt="电压随时间变化图；电生理信号分析；神经活动比较。" src="/files/ftp_upload/4314/4314fig7.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="图 7"> 
图 7. 来自行为中斑胸草雀前脑弓状皮质核（RA）的代表性记录。A) 使用 10 MΩ 铂铱电极记录的单细胞单位活动。上方：植入后一周的记录示例。下方：与上方同一电极在九周后的记录示例。B) 使用 1 MΩ 铂电极记录的多细胞单位活动。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/4314/4314fig7large.jpg" target="_blank"> 点击此处查看大图</a>。
附加文件：底盘、穿梭和电极管件使用 SolidWorks 2010 CAD 软件进行设计。这些零件文件以专有格式（*.sldprt）和与供应商无关的格式（*.iges）提供，带尺寸标注的生产图纸以 PDF 格式提供。

<ol><li>O'Keefe, J., Dostrovsky, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+hippocampus+as+a+spatial+map%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Research%22%5BJournal%5D)">The hippocampus as a spatial map.</a> Brain Research. 34, 171-175 (1971).</li>
<li>Pennartz, C. M., Berke, J. D., Graybiel, A. M., Ito, R., Lansink, C. S., van der Meer, M., Redish, A. D., Smith, K. S., Voorn, P. Corticostriatal Interactions during Learning, Memory Processing, and Decision. 29, 12831-12838 (2009).</li>
<li>Kepecs, A., Uchida, N., Zariwala, H., Mainen, Z. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neural+correlates%2C+computation%2C+and+behavioural+impact+of+decision+confidence%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Neural correlates, computation, and behavioural impact of decision confidence.</a> Nature. 455, 227-2231 (2008).</li>
<li>Hahnloser, R. H. R., Kozhevnikov, A. A., Fee, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+ultra-sparse+code+underlies+the+generation+of+neural+sequences+in+a+songbird%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">An ultra-sparse code underlies the generation of neural sequences in a songbird.</a> Nature. 419, 65-70 (2002).</li>
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<li>Goldberg, J. H., Adler, A., Bergman, H., Fee, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Singing-related+neural+activity+distinguishes+two+putative+pallidal+cell+types+in+the+songbird+basal+ganglia%3A+comparison+to+the+primate+internal+and+external+pallidal+segments%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Singing-related neural activity distinguishes two putative pallidal cell types in the songbird basal ganglia: comparison to the primate internal and external pallidal segments.</a> J. Neurosci. 30 (20), 7088-7098 (2010).</li>
<li>Goldberg, J. H., Fee, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Singing-related+neural+activity+distinguishes+four+classes+of+putative+striatal+neurons+in+the+songbird+basal+ganglia%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurophys%22%5BJournal%5D)">Singing-related neural activity distinguishes four classes of putative striatal neurons in the songbird basal ganglia.</a> J. Neurophys. 103 (4), 2002-2014 (2010).</li>
<li>Venkatachalam, S., Fee, M. S., Kleinfeld, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Miniature+headstage+with+6-channel+drive+and+vacuum-assisted+microwire+implantation+for+chronic+recording+from+neocortex%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci.+Methods%22%5BJournal%5D)">Miniature headstage with 6-channel drive and vacuum-assisted microwire implantation for chronic recording from neocortex.</a> J. Neurosci. Methods. 90, 37-46 (1999).</li>
<li>Shirvalkar, P. R., Shapiro, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+and+Construction+of+a+Cost+Effective+Headstage+for+Simultaneous+Neural+Stimulation+and+Recording+in+the+Water+Maze%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Vis.+Exp%22%5BJournal%5D)">Design and Construction of a Cost Effective Headstage for Simultaneous Neural Stimulation and Recording in the Water Maze.</a> J. Vis. Exp. (44), e2155(2010).</li>
</ol>

未声明任何利益冲突。

只有在构建过程中谨慎操作，本文所述的方案才能制得能够实现高质量记录且运动伪影极小的设备。推车与底盘的配合至关重要：过紧会显著增加电机过载的风险；过松则会显著增加产生明显运动伪影的风险。理想的配合应使推车能够在螺纹轴的整个长度上平稳移动，不发生倾斜或抖动。
	记录电极的选择同样至关重要；电极材料、阻抗、绝缘性以及尖端轮廓的选择可能会影响组织反应性、长期稳定性和信噪比。在我们的应用中，我们发现高阻抗（5-10 MΩ）的铂铱合金微电极能够产生稳定的单细胞记录，并具有较高的信噪比（图7）；不同的应用可能更适合使用其他类型的电极。在相对较宽的电极选择范围内，通常只需调整电极导管的尺寸，即可适配该微型驱动装置。
	尽管记录神经信号本身已具有重要信息价值，但若将其与其他行为学或生物信号数据相结合，则能获得更为细致深入的见解。采用这种超轻型设计的一个优势在于，可以在不担心负载过重的情况下，向动物头部加装其他传感器或效应装置。例如，该微型驱动装置可与麦克风、音频接收器、刺激电极或微透析探针联合植入，从而在多种实...

<table><tbody><tr><td>底盘</td><td>自定义</td><td></td><td>从PEI切割</td></tr><tr><td>电极穿梭装置</td><td>自定义</td><td></td><td>从PEI上切割</td></tr><tr><td>穿梭管</td><td>自定义</td><td></td><td>不锈钢切割</td></tr><tr><td>连接器</td><td>Omnetics</td><td>A7886-001</td><td>A7877-001 的配套产品</td></tr><tr><td>带齿轮箱的电机</td><td>Faulhaber</td><td>0206-A-001-B-021-47:1</td><td></td></tr><tr><td>导丝</td><td>Small Parts, Inc.</td><td>SWPT-0113-12</td><td></td></tr><tr><td>电极导引器</td><td>Small Parts, Inc.</td><td>SWPT-0045-12</td><td></td></tr><tr><td>10M&amp;#937; Pt-Ir电极</td><td>Microprobes, Inc</td><td>PI2PT310.0H3</td><td></td></tr><tr><td>铂丝</td><td>A-M Systems</td><td>772000</td><td>用于电极导线</td></tr><tr><td>银丝</td><td>A-M Systems</td><td>786000</td><td>用于接地线</td></tr><tr><td>钨丝</td><td>A-M Systems</td><td>797000</td><td>用于电极针</td></tr><tr><td>透明度</td><td>3M</td><td>AF4300</td><td></td></tr><tr><td>Torr Seal</td><td>Varian 公司，Agilent</td><td>9530001</td><td></td></tr><tr><td>Kwik-Cast</td><td>World Precision Instruments, Inc.</td><td>KWIK-CAST</td><td></td></tr><tr><td>氰基丙烯酸酯</td><td>Krazy Glue</td><td>KG517</td><td></td></tr><tr><td>快速固化环氧树脂</td><td>Hardman</td><td>04001</td><td></td></tr><tr><td>轻质矿物油</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>M5310</td><td></td></tr><tr><td>氯漂白剂</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>斜口钳</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>手术刀片</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>镊子</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>驱动夹具</td><td>自定义</td><td></td><td>将连接器用环氧树脂粘接到注射器或棒状物上</td></tr><tr><td>小型夹具</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

用于小型动物慢性神经记录的超轻型电动微驱动装置的设计与组装

Design and Assembly of an Ultra-light Motorized Microdrive for Chronic Neural Recordings in Small Animals

能够在自由活动的动物中长期记录神经元群体的活动，已被证明是解析多种自然行为（包括导航1、决策2,3以及复杂运动序列生成4,5,6）相关神经回路功能的宝贵工具。精密加工技术的进步使得能够制造出适用于小动物（如小鼠和鸣禽）长期记录的轻量化装置。通过小型远程控制电机调节电极位置的能力，进一步在多种行为背景下提高了记录效率，同时减少了对动物的操作6,7。
 本文介绍了一种用于在小型动物中进行长期慢性记录的超轻型电动微驱动装置的构建方案。我们的设计源自先前发表的版本7，并经过改进，以提高易用性和成本效益，使其更加实用，并便于广大研究人员获取。该设计已被证实有效8,9,10,11，可在约 5 mm 的范围内实现电极的精细远程定位，完全组装后的重量不足 750 mg。我们提供了构建和组装此类驱动装置的完整方案，包括所有定制微驱动组件的 3D CAD 图纸。

本文介绍了超轻型电动微驱动装置的设计、制作与组装。该设备为在小型行为动物中进行长期单细胞记录提供了一种经济高效且易于使用的解决方案。

能够长期记录自由活动动物神经元群体的活动已被证明是解析神经功能的宝贵工具，用于研究……

本实验方案的总体目标是组装一种超轻型电动微型驱动装置，适用于对行为中的小型动物进行稳定的细胞外记录。首先，将连接器和电机牢固地安装在底盘上；第二步是修整推车以适配底盘，并安装推车导管。接下来，安装电极导管并将记录电极装入微型驱动装置。最后，添加透明盖以保护电极和导线免受意外损坏。一旦正确组装并植入，所述微型驱动装置可用于记录长达10周的细胞外电活动。我们的设计与组装流程经过不断改进，以最大程度地提高易用性并降低成本，使其相比许多先前发表的版本，对更广泛的科研人员而言更加实用且易于获取。此处展示了一个完整的微型驱动装置，它由多个主要部件组成：一个作为驱动器主体结构的底盘，一个带有细螺纹输出轴的电机，一个用于承载电极并提供电连接点的螺纹滑块，以及一个神经信号连接器；图中还显示了滑块管、电极和电极导向管。底盘电极穿梭器和电极穿梭管是使用三维计算机辅助设计（CAD）软件设计的定制部件，由本地精密机械加工人员加工制成。所有其他组件均为市售产品。首先使用斜口钳修剪连接器底部的触点引脚。将后一排针脚修剪至1.5毫米，前一排修剪至1毫米，如本示意图所示。然后将底盘开口朝下小心地固定在小型台钳中，并使用氰基丙烯酸酯胶水将四段15毫米长的聚酰胺管连接到底盘上，使聚酰胺管与底盘后表面齐平，并彼此平行，如此处所示。待氰基丙烯酸酯胶水完全干燥后，将聚酰胺管修剪至约6毫米长，并移除腰部段。剩余的管段应距离底盘底边约三毫米。接下来，在底盘上使用环氧树脂为连接器构建一个小基座。将连接器放置在顶部，并在连接器周围添加额外的环氧树脂。连接器表面应高出聚酰胺管几毫米，并与底盘表面保持平行。待环氧树脂完全固化后，将底盘从台钳上取下，转移至夹具上，使前面朝上。然后将电机导线穿过底盘上的孔，并将电机沿底座的凹槽推入。检查电机和驱动轴是否与底盘平行，并紧密贴合底部和侧面后，将电机用环氧树脂固定在底盘上。待环氧树脂固化后，旋转底盘，使连接器可被触及。为降低电机和导线所受的机械应力，可在导线从底盘引出的位置涂抹少量快干环氧树脂。然后剪裁导线，并将其焊接到连接器的相应触点上。测试电机，确保其轴在两个方向上均能平稳旋转，然后进行电极穿梭装置的组装。首先，通过将穿梭装置小心地套入电机轴上，并沿驱动轴全长上下移动，测试其适配情况。测试时应保持低速。滑块应与底座紧密贴合，且不应卡在驱动装置中，电机轴也不应停止转动。如果滑块无法沿轴平稳移动，请检查底座表面和驱动螺杆是否有碎屑。使用精细镊子或压缩空气清除任何碎屑，然后在螺纹处涂抹轻质矿物油并重新检查配合情况。如果滑块过紧，使用镊子和细粒湿磨石去除滑块侧面阻碍配合的材料，注意均匀去除。最后，如果在移动过程中观察到推车因松动而出现倾斜和抖动，可使用一小条透明薄膜粘贴在推车上，以填补推车与底盘表面之间的间隙。当达到合适的配合度后，将推车从轴上取下，并将不锈钢管压入推车上的四个大孔中，确保管子位于推车的中心位置，并且所有四根管子的末端均齐平。如图所示，在每根管子的底部涂上少量氰基丙烯酸酯胶水，注意胶水不得沾到推车边缘或进入管子内部。待胶水完全干燥后，将组装好的电极推车重新旋回驱动轴上，并将其完全旋至螺纹底部。截取4段长度为25毫米的聚酰胺管，用作电极导管。此外，将四根电极截成40毫米长的段，用于组装过程中的假电极。将每段导管套入一根假电极，使电极从导管末端伸出约10毫米。现在按照此处所示方式，将每根聚酰胺管安装到基架中。取少量快速铸造胶混合后，涂抹于电极顶端下方约两毫米处，并使其干燥。接着，取下假电极，并重新调整电极导管的自由端，使其在驱动器底部形成一个紧密的束状。如有需要，可用细金属丝缠绕电极以固定其位置，随后用速凝胶固定新位置，如图所示。使用锋利的手术刀修剪微驱动器底部下方伸出的电极管导向装置。这些导管最终将引导电极到达大脑表面，因此其选定长度取决于植入部位的解剖结构。然后截取一段30毫米长的绝缘铂丝，并从一端剥去1毫米的绝缘层。接着，将其焊接至连接器的一个信号引脚上。然后将导线在连接器下方弯曲，并将其穿过其中一个导线导向管。拉紧导线，将其引至机箱顶部的导向槽，电极穿梭器位于轴的顶端。将一根25毫米的电极插入聚酰胺管中，并通过不锈钢管向上拉出。在穿梭管中。将电极尖端放置至与聚酰胺管底端齐平。然后在穿梭管上方一毫米处修剪电极。使用精细镊子剥离电极末端最后 2 毫米以及铂丝末端最后 2 毫米的绝缘层。调整电极位置，使其尖端与导引管底部对齐。然后将铂丝插入穿梭管中，并将一段短的 1 毫米长的钨丝插入穿梭管内，将两者固定在一起。检查电极与导线之间是否紧密贴合，以确保机械连接和电连接均牢固可靠。然后沿驱动轴全长上下移动推车，检查其是否持续平稳移动。以相同方式安装所有电极后，截取一段30毫米长的银线作为地线使用。从一端剥离一毫米的绝缘层，并将其焊接到接地引脚上，以减少电极与导管壁之间的摩擦。在导管末端滴一滴轻质矿物油，并利用毛细作用使油渗入导管内。接下来，裁剪一块 12 毫米 × 25 毫米的透明薄膜矩形片，并将其折叠成宽大的 U 形。使用胶水将此盖子固定在底盘的外表面。然后裁剪一块15毫米×6毫米的透明胶片，使用氰基丙烯酸酯胶水将其固定在连接器周围，确保透明胶片的长边与连接器的上边缘齐平。最终的装置应呈现如下所示。以下图像展示了在行为活跃的斑胸草雀中，从弓状皮层核（AUM）的强健核团获得的代表性记录结果。第一张图像显示的是植入一周后，使用10兆铂铱电极记录到的单个神经元活动。下图显示的是使用同一电极记录的信号，该电极与前一张图像所用的相同，但数据采集时间约为九周后。请注意，使用低阻抗电极可持续获得高质量的记录。可稳定记录到多单元电活动。最终图像显示了使用一枚一兆欧铂电极记录到的多单元电活动。一旦掌握了组装流程，除初次制作后环氧树脂干燥时间外，可在约五小时内完成微型驱动装置的全部组装。然而，该装置可在两小时内完成再次使用的准备。

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神经科学

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