用于行为学大鼠大规模神经记录的改进型多电极阵列微型驱动装置的构建

本实验的总体目标是构建一种具有多个独立可调电极的记录装置，用于检测自由活动大鼠的脑部活动。因此，该方法具有重要意义，将有助于解答与空间导航、决策及其他认知过程相关的多个科学问题。该微型驱动装置（hyperdrive）的主要优势在于，它利用易于获取的材料，实现了脑内神经信号的稳定记录。

尽管该方法最初是专为大鼠设计的，但也可用于头颅大小相似或更大的任何物种，例如非人灵长类动物，从而允许对多种物种进行研究。初次使用该方法的研究人员可能在步骤准备的细微之处遇到困难，因为成功实施该技术需要一定的经验与精确度。首先使用不同尺寸的钻头扩大3D打印核心中的孔洞。

12个接地线通孔的直径使用0.61毫米。18个四极管通孔先使用0.66毫米钻头，然后用0.71毫米钻头扩孔。18个导向杆盲孔使用直径为0.84毫米的钻头。

接下来，使用直径0.80的丝锥对准核心顶部的两个通孔和其余八个盲孔进行攻丝。盲孔应使用平底丝锥。使用3/8-24板牙在核心底部加工出外螺纹。

正确调整模具，使超驱动螺母能够套在新螺纹上。根据所需的接地导线数量，将多段长6毫米、23号规格的金属管插入核心的接地导线孔中，必要时进行粘合。锉平接地导线套管的外端，使其与核心齐平，然后用直径为0.30毫米的钢丝清洁套管。

接下来，将18根长度为18 08015.88毫米的平头螺钉头部朝下完全插入核心部件的槽口中。操作过程中不得弯曲螺钉或损坏螺纹。利用杆件定位组件将18段直径为0.89毫米、长17毫米的焊条置于核心部件的导杆孔上方，并将其锤入约五毫米，直至与螺钉齐平。

如有必要，调整焊条和螺钉的位置，然后拧紧中心肩部螺钉及杆定位组件周围的六个螺钉，以固定杆件在核心中的外向方向。将螺母旋紧至带有杆定位组件的核心上，并将核心安装到体视显微镜支架中，以便在体视显微镜下更方便地定位。在槽内填充稀释的牙科水泥，以固定螺钉与核心的连接。

在牙科水泥变稠之前，每次填充两到三个槽位。刮去核心上多余的牙科水泥，以确保与屏蔽层的合适贴合，然后静置晾干15分钟。接着，使用少量速干胶将螺钉和杆粘接到核心上，并静置干燥15分钟。

使用钻头清洁并扩增3D打印穿梭器上的两个外侧孔。较小的孔使用直径为0.61毫米的钻头，较大的孔使用0.89毫米的钻头。将穿梭螺栓插入螺栓固定座基部，并确保方向正确。

然后关闭螺栓固定器盖。紧紧握住螺栓固定器，用直径0.80的丝锥缓慢穿过盖上的孔进行攻丝。重复攻丝两到三次，直至顺畅。

然后从开孔较小的一侧将穿梭螺栓插入穿梭体中。将穿梭体-穿梭螺栓组件倒置放入微驱动装置组装台底座中。接着，将一段15毫米长、23号规格的金属管两端打磨光滑，然后沿着站盖上的槽口引导，将该金属管套在直径为0.61毫米的孔上。

将套管锤入孔中，直至其上端与站盖齐平。使用砂轮去除套管上端外部一半的尖端部分。用直径为0.30毫米的金属丝清洁套管。

然后使用少量速干胶将套管粘接到穿梭装置上，注意不要将穿梭装置的螺栓粘住。准备至少18个微型驱动装置。在微型驱动装置架上测试这些微型驱动装置。

确保穿梭螺栓能够在梭体内平稳旋转，并且整个微型驱动装置能够沿螺纹杆自由移动。将引导套管插入复合驱动核心时，首先取下热缩管，然后将一段四毫米长的硅胶管沿束线滑动至焊接与未焊接部分的交界处。将复合驱动间隔器的切口楔入，以扩大其中心孔，使间隔器能够套在硅胶管上。

当垫片位于硅胶管中心时，将其移除。接着，通过将10厘米长、直径0.18毫米的金属丝分别插入每个导管，并穿入高驱动核心中对应的四极记录孔，以调整导管束中各导管的位置，确保在此过程中金属丝或导管之间不发生交叉。将金属丝末端弯折，以固定其位置。

将套管穿过其在核心上对应的孔，注意避免套管之间弯曲或交叉，直至每根套管的自由端至少伸出电极孔上端两毫米。将螺母拧到核心上以固定间隔器，注意防止间隔器旋转。从核心顶部滴加一滴极稀释的牙科水泥至套管连接处，以固定各套管的相对位置。

从束线的焊接端剪断引导丝，并从套管中抽出自由端以将其移除。将微型驱动器缓慢而小心地安装到核心的每根螺纹杆上。确认23号规格的微型驱动器套管能顺利插入四极记录电极孔中，30号规格的引导套管能顺利插入23号规格的微型驱动器套管中，且滑动螺栓能沿螺纹杆顺畅旋转。

将微型驱动器旋紧至距离螺纹杆底端1至1.5毫米的位置。然后将18段聚酰胺管剪成每段43毫米长，即导管套件长度加上7毫米。用直径为0.8毫米的钢丝清洁每根导管。

将核心倒置，从焊接端小心地将聚酰胺管插入导向套管中，并完全推入。然后将核心翻转至直立位置，用浓稠的速干胶将聚酰胺管的上端粘接到微型驱动套管上。将核心倒置放置，静置使胶水干燥15分钟。

干燥后，将聚酰胺管在微驱动套管上端多余部分剪去，保留管口外0.5至1毫米。组装接地线时，首先从包被钢丝上截取25至30毫米长的线段，然后将每根导线两端各剥离2毫米长的塑料绝缘层，并将每根导线的一端分别插入一段长6至8毫米、规格为30号的套管两侧。

将每根套管的此端压扁，以固定其与相应导线的连接。最后，将30号套管的圆形端插入核心中接地导线套管的上端，并按压使插入紧密。然后根据书面实验方案中的说明完成多通道螺旋电极阵列（multi-tetrode hyperdrive）的组装。

该散点图显示了从位于后嗅周皮层的四极电极的两个电极上记录到的动作电位峰峰值幅度之间的关系。每个点代表一个动作电位。成簇的动作电位可能源自同一个细胞。

四个聚类以不同颜色标记，如图所示。此处显示了前一张散点图中颜色标记细胞在四个tetrode通道上的平均动作电位波形。同时记录的大鼠自由觅食时来自内侧内嗅皮层四个不同tetrode的局部场电位在theta频率范围内的迹线也在此处显示。

在进行该操作过程中，必须在整个流程中保持精确，以确保所有部件都能正确组装。使用演示工具时，应注意安全并穿戴适当的个人防护装备，以避免受伤。观看本视频后，您应能够充分掌握如何构建这种改进的多通道螺旋电极装置，用于在自由活动的大鼠中进行长期神经记录。