May 9th, 2018
我们提出了一个3维可打印的超空间引擎的建设与十八独立调整 tetrodes。超光速引擎的目的是记录在数周内自由行为的老鼠的大脑活动。
该程序的总体目标是构建一个具有多个独立可调电极的记录设备,用于检查行为自由的大鼠的大脑活动。所以这种方法非常令人兴奋,因为它将有助于回答与特殊导航、决策和其他认知过程相关的几个问题。这种 hyperdrive 的主要优点是它使用易于获得的材料在大脑中提供可靠的神经记录。
虽然这种方法是专门为大鼠设计的,但它可以与任何类似或更大头部大小的物种一起使用,例如非人类灵长类动物,从而允许对许多物种进行研究。那些刚接触这种方法的人可能会为准备步骤所涉及的细微差别而苦恼,因为开发这些可以成功驾驶的技巧需要一定程度的经验和准确性。首先使用不同尺寸的钻头扩展 3D 打印芯上的孔。
对 12 根地线通孔使用 0.61 毫米的直径。对于 18 个四极管通孔,首先使用 0.66 毫米的钻头,然后用 0.71 毫米的钻头加宽。直径为 0.84 毫米的钻头用于 18 个导杆盲孔。
接下来,用 0.80 丝锥在芯顶部穿上两个通孔,用 0.80 丝锥拧入其余八个盲孔。使用触底水龙头清洁盲孔。使用 3/8-24 模具在芯的底部创建外螺纹。
适当调整模具,使 Hyperdrive 螺母适合新螺纹。根据所需的地线数量,将多段 6 毫米长的 23 号金属管插入芯线的地线孔中,必要时将其粘合。锉平地线套管的外端,直到它们与芯线齐平,然后用直径为 0.30 毫米的钢丝清洁套管。
接下来,将 18 颗 08015.88 毫米长的平头螺钉头向下完全插入芯的槽中。在此过程中,请勿弯曲螺钉或损坏螺纹。使用杆定位复杂装置进入取芯站,将 18 段 17 毫米直径为 0.89 毫米的焊条放置在芯上的导杆孔上,然后将它们锤下约 5 毫米,直到与螺钉齐平。
如有必要,校正焊条和螺钉的位置,然后拧紧杆定位复合体中的中心带肩螺钉和周围的六个螺钉,以将焊条的向外方向固定在芯中。使用杆定位复合体将螺母拧到磁芯上,并将磁芯安装到 hyperdrive 支架中,以便在立体镜下更轻松地定位。用稀释的牙科水泥填充槽,以将螺钉固定到核心上。
在牙科粘结剂变得太厚之前,一次填满两到三个槽。刮掉核心上多余的牙科粘接剂,以保持与防护罩的适当配合,然后风干 15 分钟。接下来,用薄强力胶将螺钉和棒胶粘到芯中,并晾干 15 分钟。
用钻头清洁并扩展 3D 打印梭子上的两个外孔。对于较小的孔,请使用 0.61 毫米直径的钻头,对于较大的孔,请使用 0.89 毫米的钻头。将梭式螺栓插入螺栓固定座底座,确保方向正确。
然后合上螺栓固定器盖。紧紧握住螺栓支架,用 0.80 次水龙头缓慢穿过盖子上的孔。轻敲两到三次,直到光滑。
然后将梭子螺栓从开口较小的一侧插入梭子中。将穿梭梭螺栓复合体倒置在微型驱动器装配站底座中。接下来,平滑 15 毫米 23 号金属管段的两端,然后将管子放在由工作站盖上的槽引导的 0.61 毫米直径孔上。
将套管敲入孔中,直到上端与站盖齐平。用砂轮去除套管上尖端的外半部分。用直径为 0.30 毫米的金属丝清洁套管。
然后使用薄强力胶将套管粘在梭子上,确保不要将梭子螺栓粘在梭子上。准备至少 18 个微型驱动器。在微型驱动器机架上测试微型驱动器。
确保梭子螺栓可以在梭子中平稳旋转,并且整个微驱动器沿螺纹杆的长度自由移动。要将导向套管插入 Hyperdrive 核心,首先拆下热缩管,然后沿着热缩管束将一段 4 毫米的硅胶管滑到焊接-未焊接的边界。楔入 Hyperdrive 垫片中的狭缝,以加宽中心孔,使垫片能够在硅胶管周围滑动。
当垫片位于硅胶管的中心时,取下楔子。接下来,通过将 10 厘米长的直径为 0.18 毫米的金属丝段穿过每个套管放入 hyperdrive 核心中的特定四极管孔中,防止导线或套管在此过程中交叉,从而组织导向套管在束中的位置。弯曲电线的末端以将其固定到位。
将套管推入核心中各自的孔,小心避免弯曲或交叉,直到每个套管的自由端至少超出四极管孔的上端两毫米。通过将螺母拧到芯上来固定垫片,小心防止垫片旋转。从核心顶部滴一滴非常稀释的牙科水泥到套管的连接处,以确保它们的相对位置。
从束的焊接端剪断导丝,然后从自由端缩回,将其从套管中取出。缓慢而小心地将微型驱动器加载到内核的每个螺纹杆上。确认 23 号微驱动套管顺利进入四极管孔,30 号导向套管顺利进入 23 号微驱动套管,梭子螺栓沿螺纹杆平稳转动。
将微型驱动器拧到螺纹杆下端上方 1 到 1.5 毫米处。然后将 18 根聚酰胺管切成 43 毫米的段,即导向套管束的长度加上 7 毫米。用直径为 0.8 毫米的钢丝清洁每根管子。
倒置芯,将聚酰胺管从焊接端小心地插入导向套管,然后将它们完全推入。然后将芯子竖直翻转,用厚厚的强力胶将聚酰胺管的上端粘在微型驱动器套管上。将芯倒置,让胶水干燥 15 分钟。
干燥后,剪断上端多余的聚酰胺管,在微驱动器套管外留出 0.5 到 1 毫米。要组装地线,首先从涂层钢丝上切割 25 到 30 毫米的长度。然后从电线的两端剥去两毫米的塑料绝缘层,并将每根塑料绝缘层的一端插入 6 到 8 毫米长的 30 号套管的两侧。
将每个套管的这一端压平,以固定与各自电线的连接。最后,将 30 号套管的圆端插入芯中地线套管的上端,然后按压使插入拧紧。然后根据书面协议中的说明完成多四极杆 hyperdrive 的组装。
此散点图显示了从位于后鼻皮层的四极管的两个电极记录的尖峰振幅之间的关系。每个点对应一个尖峰。尖峰簇可能源自同一个细胞。
四个集群采用颜色编码,如下所示。此处显示了上一个散点图中显示的颜色编码单元格的所有四个四极管通道的平均尖峰波形。当大鼠自由觅食时,从位于内嗅皮层的四个不同的四极管同时记录的 theta 频率范围内的局部场电位痕迹在这里可以看到。
在尝试此程序时,请务必在整个过程中精确工作,以确保所有部件正确组装在一起。此外,在使用演示工具时,请小心并佩戴适当的 PPE,以避免受伤。观看此视频后,您应该对如何构建这些带有多个四极管的改进型超驱动器有一个很好的了解,用于行为大鼠的慢性神经记录。
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本研究介绍了一种3D可打印的高效驱动器,旨在记录自由行为的大鼠在长时间内的脑活动。高效驱动器包含十八个独立可调的四电极,能够提供关于空间导航和决策制定等认知过程的重要见解。
Large-scale, chronic neural recording in freely behaving animal models is critical for validating neurobiological targets and de-risking mechanistic hypotheses in CNS drug discovery. The improved multi-tetrode hyperdrive enables precise, stable, and scalable in vivo electrophysiology, supporting translational continuity from early discovery through preclinical research. Its modular, 3D-printable design facilitates rapid adaptation for diverse experimental needs and species, enhancing portfolio flexibility and predictive confidence.
This hyperdrive technology integrates into the discovery-to-preclinical continuum, enabling seamless progression from hypothesis testing to lead identification and translational validation.