Method Article

Bau eine verbesserte Multi-Tuberkuloseinfektion Hyperdrive für groß angelegte neuronalen Aufnahme in Ratten Verhalten

DOI:

10.3791/57388

⸱

May 9th, 2018

 ,  ,  , 
1Department of Neuroscience, Baylor College of Medicine

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Wir präsentieren den Bau einer 3D-druckbare Hyperdrive mit achtzehn unabhängig voneinander einstellbare Tetroden. Der Hyperdrive soll Hirnaktivität in frei Verhalten Ratten über einen Zeitraum von mehreren Wochen aufnehmen.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Überwachung die Aktivitätsmuster einer großen Population von Neuronen über viele Tage wach Tiere ist eine wertvolle Technik auf dem Gebiet der Neurowissenschaften Systeme. Ein wesentlicher Bestandteil dieser Technik besteht aus präzise Platzierung von mehreren Elektroden in gewünschten Gehirnregionen und die Wartung für ihre Stabilität. Hier beschreiben wir ein Protokoll für den Bau einer 3D-druckbare Hyperdrive, die achtzehn unabhängig voneinander einstellbare Tetroden umfasst, und ist speziell für in Vivo extrazelluläre neuronalen Aufnahme in Ratten frei verhält. Die Tetroden befestigt, der Microdrives können entweder einzeln in mehreren Hirnregionen entlang der Strecke vorgeschoben werden, oder können verwendet werden, um eine Reihe von Elektroden in einem kleineren Bereich zu platzieren. Mehrere Tetroden ermöglichen eine gleichzeitige Untersuchung von Action potentials aus Dutzenden von einzelnen Neuronen sowie lokales Feld Potenziale von Populationen von Neuronen im Gehirn während aktives Verhalten. Darüber hinaus bietet das Design für einfachere 3D Entwurf Software, die leicht für die unterschiedlichen experimentellen Bedürfnissen geändert werden kann.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Auf dem Gebiet der Neurowissenschaften Systeme untersuchen die Wissenschaftler die neuronalen Korrelate kognitive Prozesse wie räumliche Navigation, Speicher und Entscheidungsfindung. Für diese Arten von Studien ist es wichtig, die Aktivität von vielen einzelnen Neuronen während Tierverhalten zu überwachen. In den letzten Jahrzehnten haben zwei wichtige Fortschritte erzielt worden, für die experimentelle Anforderungen für extrazelluläre neuronalen Aufnahme in Kleintiere1,2,3. Zuerst war die Entwicklung der tuberkuloseinfektion, ein Bündel von vier Microwires verwendet, um die neuronale Aktivität von Neuronen gleichzeitig aufnehmen1,2,4. Die Differenz-Signal Amplituden der Aktivität über die vier Kanäle von einer tuberkuloseinfektion ermöglicht die Isolation der einzelnen Neuronenaktivität von vielen gleichzeitig aufgezeichnete Zellen5. Darüber hinaus ermöglicht die flexible Art der Microwires größeren Stabilität der tuberkuloseinfektion die relative Verschiebung zwischen der Tetrode und der Ziel-Zell-Population zu minimieren. Tetroden sind jetzt anstatt einer einzigen Elektrode für viele Gehirn Studien in verschiedenen Arten, darunter Nagetiere1,2,6, Primaten7und Insekten8verbreitet. Zweitens die Entwicklung von einem Hyperdrive trug mehrere unabhängig voneinander bewegliche Tetroden, die ermöglicht die gleichzeitige Überwachung der neuronalen Aktivität von größeren Populationen von Neuronen aus mehreren Aufnahme Standorte3, 9,10,11,12.

Die Verfügbarkeit von eine zuverlässige und kostengünstige Multi-tuberkuloseinfektion Aufnahmegerät für Kleintiere ist begrenzt. Die klassische Hyperdrive, ursprünglich entwickelt von Bruce McNaughton13, erfolgreich eingesetzt für neuronale Aufnahmen in frei Verhalten Ratten in vielen Labors in den vergangenen zwei Jahrzehnten9,10,14, 15. jedoch aus technischen Gründen die ursprünglichen Komponenten benötigt, um das Laufwerk McNaughton bauen sind jetzt sehr schwer zu bekommen und sind nicht kompatibel mit vor kurzem verbesserten Datenschnittstellen Erwerb. Die anderen gut angenommene Gestaltung Hyperdrive erfordert Microdrives, einzeln von Hand gefertigt werden, die inkonsistenten Ergebnissen und verbrauchen viel Zeit12könnte. Um die neuronalen Aktivität von verschiedenen Hirnregionen im Verhalten Ratten zu erfassen, haben wir eine neue Hyperdrive köraform Technologie entwickelt. Wir versucht, die folgenden Anforderungen erfüllen: (1) die neue Hyperdrive muss ermöglichen präzise Verschiebung des Tetroden im Gehirn und stabile Aufnahme von mehreren Zielregionen; (2) der neue Hyperdrive muss mit dem magnetischen Quickclip-System vor kurzem entwickelt, um einfache Anbindung kompatibel sein; (3) die neue Hyperdrive mit leicht verfügbaren Materialien exakt reproduziert werden kann. Hier bieten wir eine Technik für den Aufbau der 3D-druckbare Hyperdrive mit achtzehn unabhängig voneinander beweglichen Tetroden, basierend auf dem McNaughton Design. Im Protokoll, beschreiben wir die Details der Herstellung des neuen Hyperdrive, die wir erfolgreich über Wochen in Rekord Single Neuron Aktionspotentiale und lokales Feld Potentiale von postrhinal und medialen entorhinalen Cortex benutzt, ein frei Ratte zu Verhalten, während natürliche Futtersuche Aufgaben.

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Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

(1) Stereolithographie von 3D-Modellen

  1. Verwenden Sie köraform Techniken, um Hyperdrive-Teile und Zubehör zu drucken. Jede Hyperdrive besteht aus achtzehn Shuttles, achtzehn shuttle-Bolzen und jeweils eine von allen anderen Kunststoffteilen (Abbildung 1).
    Hinweis: Das Zubehör gehören nicht zu den Hyperdrive aber für Hyperdrive Bau notwendig sind.

2. Vorbereitung des Zubehör (Abbildung 2).

  1. Vorbereitung des Microdrive Racks (Abbildung 2).
    1. Reinigen Sie und erweitern Sie die kleineren Durchgangsbohrungen und größere Blind-Löcher im Rack mit einem Bohrer Ø 0,71 mm (0,028") und einem ø 0,84 mm (0,033") Bohrer, beziehungsweise.
    2. Geschnitten ein 0,89 mm (0,035")-Schweißdraht Ø 17 mm lange Segmente, Runde beidseitig und stecken Sie jede Führungsstange in ø 0,84 mm (0,033") Löcher auf dem Rack, 11,5 mm außen (bündig mit den Gewindestangen) verlassen.
    3. Schrauben Sie voll werden sechs 0-80 mit Gewinde, 15,88 mm (5/8 ") langen, flachen Kopf nach unten in die Schlitze im Rack. Stellen Sie sicher, dass die Führungsstangen und Gewindestangen gerade und parallel zueinander. Füllen Sie den verbleibenden Platz in die Schlitze mit verdünnter dental Zement. An der Luft trocknen auf eine Tischplatte für 15 min.
    4. Kleben Sie die Schweißdrähten und Schrauben in das Rack mit dünnen Super kleben und Trocknen an der Luft für 15 Minuten.
  2. Vorbereitung der zentralen station (Abb. 2E).
    1. Fädeln Sie die vier Löcher mit einem 2-56-Hahn und verwenden Sie 2-56, 4,76 mm (3/16 ") lang nylonschrauben um den Kern in der Station zu sichern.
  3. Vorbereitung des Werkzeugs drehen (Abb. 2F).
    1. Fädeln Sie das Loch auf dem Griff mit einem 4-40 tippen. Führen Sie die bearbeitete Spitze in den Schlitz im Griff und mit einer 4-40, 4,76 mm (3/16 ") lang Tasse Schraube befestigen.
  4. Vorbereitung des Inhabers hyperdrive (Abbildung 2).
    1. Fädeln Sie das Schraubenloch mit einem 8-32 tippen. Verwenden Sie ein 8-32, 9,52 mm (3/8 ") lang Nylon Flügelschraube um den Hyperdrive bei Verwendung zu sichern.
  5. Vorbereitung des Stabes Positionierung Komplex (Abb. 2 H).
    1. Fädeln Sie dem Stiel von der Seite mit dem größeren Loch (oben) mit einer 8-32 Tap bis zu einer Tiefe von etwa 7 mm. Gewinde kleinere Löcher (sechs in der Spitze, achtzehn in der Unterseite) mit einem 0-80 Hahn. Erweitern Sie das zentrale Loch in der Spitze mit einem Bohrer Ø 4,76 mm (3/16 "), falls erforderlich.
    2. Montieren Sie den Stiel nach oben, mit einer 8-32, Ø 4,76 mm (3/16 "), 6,35 mm (1/4") lange Schraube zu übernehmen. Befestigen Sie den unteren mit 0-80, 6,35 mm (1/4 ") an die Spitze lange Schrauben wenn gebräuchlich.

3. Vorbereitung der Hyperdrive Komponenten (Abbildung 3).

  1. Vorbereitung der Hyperdrive Nuss (Abb. 3A).
    1. Mit dem mutterhalter (Abb. 2D), Gewinde der Mutter mit einem 3/8-24 Bodenbildung Hahn glatt rühren.
  2. Montage des Hyperdrive Kerns (Abb. 3 b).
    1. Reinigen und erweitern Sie die Löcher in den Kern mit verschiedenen großen Bohrer (zwölf Boden Draht Durchgangsbohrungen (Innenring): Ø 0,61 mm (0,024"); die achtzehn tuberkuloseinfektion Durchgangsbohrungen (mittlerer Ring): Ø 0,66 mm (0.026") zuerst, und dann ø 0,71 mm (0.028 "); die achtzehn führen Stab Blind-Löcher (Außenring): Ø 0,84 mm (0,033")).
    2. Fädeln Sie die beiden durch Löcher auf der Oberseite der Kern und die restlichen acht Blind-Löcher (vier auf der Seite, vier im unteren Bereich) mit einem 0-80 Hahn. Verwenden Sie einen Bodenbildung Hahn für die Blind-Bohrungen.
    3. Erstellen Sie Außengewinde an der Basis des Kerns mit einem 3/8-24. Einstellen Sie die sterben so Hyperdrive Mutter über die neue Threads passen richtig.
    4. Abhängig von der Anzahl der Drähte auf Wunsch mehrere 6 mm lange Segmente des 23-Gauge-Metall-Röhre (Kanülen) legen Sie in den Boden Kabeldurchführung im Kern, Boden kleben sie bei Bedarf. Feilen Sie die Enden der Erde Draht Kanülen bis bündig mit der Außenseite des Kerns zu, und reinigen Sie die Kanülen mit einem ø 0,30 mm (0,012") Stahl-Draht.
    5. Einfügen Sie vollständig 18 0-80, 15,88 mm (5/8 ") langen, flachen Kopf Schrauben Kopf nach unten in die Schlitze in den Kern. Verbiegen Sie die Schrauben oder beschädigen Sie die Fäden während dieses Vorgangs nicht.
    6. Mit der Rute Positionierung komplex und der zentralen Station, positionieren Sie achtzehn 17 mm Segmente von 0,89 mm (0,035") über den Stab führungsbohrungen im Kern Schweißdraht Ø und Hämmern sie unten bündig mit den Schrauben (ca. 5 mm) sein.
    7. Korrigieren Sie die Positionen der Schweißdrähten und wenn nötig, dann Schrauben die zentrale Schulter-Schraube und die umliegenden sechs Schrauben in die Rute Positionierung Komplex, der nach außen Richtungen der Stäbe im Kern zu sichern. Schrauben Sie die Mutter auf den Kern (mit der Rute Positionierung Komplex) und passen Sie den Kern in den Hyperdrive Halter leichter unter ein Stereoskop Positionierung ermöglichen.
    8. Füllen Sie die Schlitze mit verdünnter dental Zement zu befestigen Sie die Schrauben an den Kern und damit die Luft trocknen für 15 min. 2-3 Slots zu einem Zeitpunkt vor der zahnärztlichen Zement wird zu dick füllen. Kratzen Sie entfernt alle überschüssigen dental Zement auf den Kern, eine gute Passform mit dem Schild beizubehalten.
    9. Kleben Sie die Schrauben und Stangen in den Kern mit dünnen Superkleber, lassen Sie Luft für 15 min trocknen.
  3. Montage von der microdrive (Abbildung 3).
    1. Reinigen und erweitern die beiden äußeren Löcher in das Shuttle mit Bohrer (kleinere Bohrung: Ø 0,61 mm (0,024") Bohrer Bit; größere Bohrung: Ø 0,89 mm (0,035") Bohrer).
    2. Stecken Sie den Shuttle-Bolzen in die Schraube Halter Basis. Auf die Ausrichtung achten. Nahe der Schraube Halter Deckel festhalten und thread langsam durch das Loch im Deckel mit einem 0-80 Hahn. Tippen Sie auf 2-3 Mal glatt rühren.
    3. Stecken Sie den Shuttle-Bolzen in das Shuttle von der Seite mit der kleineren Öffnung. Ort der Shuttle-Shuttle Bolzen komplexe kopfüber in die Microdrive Montagestation Basis.
    4. Schneiden Sie ein 15 mm Segment 23 Gauge Metallmantel und beidseitig glatt, dann positionieren Sie den Schlauch über die ø 0,61 mm (0,024") Bohrung, geführt durch den Schlitz auf der Station Deckel. Hämmern Sie die Kanüle in das Loch, bis zum oberen Ende der Station Deckel bündig steht.
    5. Entfernen der äußeren Hälfte der oberen Spitze der Kanüle mit einem Schleif-Rad. Reinigen Sie die Kanüle mit einem ø 0,30 mm (0,012") Metallgitter. Kleben Sie die Kanüle auf das Shuttle mit dünnen Superkleber, so dass Sie sicher nicht, kleben Sie die Shuttle-Schraube zum Shuttle und Luft für 15 min trocken.
    6. Bereiten Sie mindestens achtzehn Microdrives, testen Sie Microdrive Microdrive-Rack zu. Stellen Sie sicher, dass der Shuttle-Bolzen in das Shuttle reibungslos drehen kann und dass die gesamte Microdrive frei entlang der Länge der Gewindestange bewegt.
  4. Vorbereitung der Mittelsäule (Abbildung 3D).
    1. Sand der oberen und unteren Rand der mittleren Spalte bis Sie flach, wenn nötig. Fädeln Sie die beiden Löcher in der mittleren Spalte mit einem 0-80 Hahn. Fügen Sie eine 0-80 Sechskantmutter (3,18 mm (1/8 ") breit, 1,19 mm (3/64") hohe) in jedem Slot.
  5. Vorbereitung der Hyperdrive GAP (Abbildung 3E).
    1. Mit nicht-magnetischen Pinzette, vier Magnete (3 mm Durchmesser, 1 mm dick) Leim in die vier Vertiefungen, abgestimmt auf die Pole N und S auf die Elektrode-Schnittstellenkarte.
  6. Montage Anleitung Kanülen in ein Bündel (Abbildung 3F).
    1. Platz 18 30 gauge, dünnwandige Kanülen (ID) 0,19 mm, 0,0075" in ø 2,29 mm (0,09") Hitze-Shrink Tubes (ca. 3-5 mm lang, beabstandet entlang dem Bundle von 5-10 mm). Machen Sie alle Kanülen mit einander an einem Ende des Bündels zu spülen.
    2. Verkleinern Sie die Wärme-Schrumpfschlauch-Rohre mit einer Heißluftpistole, bis das Bündel fest sitzt. Drücken Sie das Bundle vorsichtig, um sie wie gewünscht (rund oder Oval) zu gestalten. Bestätigen Sie, dass alle Kanülen in den richtigen Positionen mit kein verdrehen, Kreuzung, oder zu verbiegen.
    3. Markieren Sie die Fläche(n) zum Löten auf die Kanülen. Die abgelötet Teil sollte 26 mm in der Länge, während der gelötete Teil 5-10 mm. Umzug sollte die Schrumpfung Rohre an den Lötstellen Marken um Ausbreitung zu verhindern.
    4. Fluss auf ein Löten Bereich anwenden und Löten beim Drehen des Bundles. Bei Raumtemperatur mindestens 1 min. Wiederholen Sie diesen Schritt zu gleiche Gebiet noch zweimal Löten abkühlen. Glätten Sie den gelöteten Teil durch Löten ohne Flussmittel und Füller Material anzuwenden. Bei Raumtemperatur mindestens 1 min. abkühlen.
    5. Schneiden das Bündel auf die richtige Länge mit einer Diamantscheibe mit höchster Geschwindigkeit, Polnisch beide endet die Länge anpassen (abgelötet Teil: 26 mm, gelötet Teil: 5-10 mm wie gewünscht). Reinigen Sie die Leitfaden-Kanülen mit einem ø 0,18 mm (0,007") Metallgitter unter ein Stereoskop.
  7. Vorbereitung der Tetroden. Ähnliche Verfahren sind beschrieben worden8,16,17 .
    1. Einstellen Sie die Höhe der Reckstange T und die Position von den Magnetrührer so, dass der horizontale Arm am Kreuz von der T-Bar direkt über der Mitte des den Magnetrührer ist. Haken Sie ein Ende des einen S-Haken in die Mitte einer kleinen magnetischen Stir Bar, dann kleben sie zusammen. Reinigen Sie den Raum mit Druckluft und Ethanol Tücher tuberkuloseinfektion.
    2. Kreis die beiden Enden eines einzigen tuberkuloseinfektion Draht ca. 40 cm lang zusammen, dann mit einem Stück Kupfer Klebeband sichern.
    3. Heben Sie den Draht-Kreis hält das Kupferband. Stecken Sie das Ende gegenüber dem Kupferband auf der horizontalen Arm von der T-Bar. Senken Sie das Kupferband sanft (während das andere Ende noch auf der T-Bar), einmal drehen Sie und platzieren Sie das Kupferband auf der T-Bar. Der tuberkuloseinfektion Kreis ist jetzt in einer Konfiguration mit acht ("∞") mit dem Kupferband sitzt oben auf das Kreuz von der horizontalen Leiste.
    4. Halten Sie das Kupferband auf der T-Bar mit einer Hand sanft. Haken Sie mit der anderen Hand das freie Ende des S-Haken (mit Aufsehen magnetisch befestigt, das andere Ende) durch den Boden des Kreises tuberkuloseinfektion Draht, lösen Sie S-Haken vorsichtig und die vier Drähte durch das Gewicht des S-Haken zu begradigen lassen.
    5. Stellen Sie die Höhe der Reckstange, bis der untere Teil der S-Haken ca. 1 cm oberhalb der Mitte der Platte Magnetrührer ist.
    6. Bücken Sie den Rand des das Kupferband um es Reck sichern. Untersuchen Sie die vier geraden tuberkuloseinfektion Drähte vom Auge zu, dann entfernen Sie jeglichen Schmutz.
    7. Schalten Sie den Rührer drehte die vier Drähte mit einer Geschwindigkeit von etwa 60 Umdrehungen pro Minute, bis der Winkel zwischen den beiden gegenüberliegenden ungedrehten Drähten etwa 60 ist °.
    8. Die Heißluftpistole auf 210 ° C festgelegt, und Erhitzen die verdrillten Adern durch kehren die Waffe entlang der geraden Länge der Drähte aus verschiedenen Blickwinkeln für 2 min, sie miteinander zu verschmelzen, durch das Schmelzen der VG Haftbrücke.
    9. Heben Sie vorsichtig an den S-Haken mit rühren und schneiden Sie das untere Ende der tuberkuloseinfektion mit einer feinen Schere.
    10. Halten Sie das Kupferband am Reck mit einem Finger zu, schneiden Sie die Drähte von beiden Rändern das Kupferband mit einer Schere und entfernen Sie das Kupferband. Schneiden Sie den restlichen Draht auf die horizontale Leiste, die tuberkuloseinfektion freizugeben.
    11. Legen Sie die fertige tuberkuloseinfektion in eine staubfreie Box zur Aufbewahrung. Bereiten Sie mindestens fünfundzwanzig Tetroden.

4. Montage der Hyperdrive (Abbildung 4).

  1. Leitfaden-Kanülen einfügen in den Hyperdrive-Kern (Abb. 4A).
    1. Entfernen Sie die Hitze-Schrumpf-Rohre und schieben ein 4 mm-Segment von Silicon Schläuche (ID 1,02 mm (0,04"), OD 2.16 mm (0,085")) entlang das Bundle zur Grenze gelötet/abgelötet. Verkeilen Sie den Schlitz in den Hyperdrive Abstandhalter, das zentrale Loch, so dass das Distanzstück zu schlüpfen um den Silikonschlauch zu erweitern. Den Keil zu entfernen, wenn das Distanzstück in der Mitte der Silikonschlauch sitzt.
    2. Organisieren Sie die Positionen der Führer Kanülen in das Bundle indem man lange Segmente (10 cm) Ø 0,18 mm (0,007") Metalldraht durch jede Kanüle in eine spezifische tuberkuloseinfektion Loch im Kern Hyperdrive, Crossover von den Drähten oder Kanülen in den Prozess zu verhindern. Biegen Sie die Enden des Drahtes an in Position zu halten.
    3. Schieben Sie die Kanülen durch ihre jeweiligen Löcher in den Kern vorsichtig biegen oder Überquerung dazwischen, bis das freie Ende des einzelnen Kanüle mindestens 2 mm außerhalb der oberen Ende der tuberkuloseinfektion Bohrung ist zu vermeiden. Sichern Sie das Distanzstück durch aufschrauben der Mutter auf den Kern vorsichtig zu verhindern, dass das Distanzstück drehen. Geben Sie einen Tropfen des sehr verdünnten dental Zement von der Spitze des Kerns auf der Kreuzung der Kanülen, ihre relativen Positionen zu sichern.
    4. Schneiden des Guides Drähte von gelöteten Ende des Bündels, und entfernen Sie sie aus der Kanülen durch zurückziehen aus dem freien Ende.
  2. Montage von Microdrives auf den Hyperdrive Core (Abbildung 4 b). Eine detaillierte räumliche Anordnung der Microdrives in den Hyperdrive wurde zuvor beschriebenen11,13.
    1. Laden Sie die Microdrives langsam und vorsichtig auf jeder Gewindestange des Kerns. Bestätigen, dass (1) die 23 Microdrive Gauge Kanüle in das Loch der tuberkuloseinfektion glatt geht, (2) die 30 gauge Anleitung Kanüle geht in die 23 gauge Microdrive Kanüle reibungslos, und (3) die Shuttle-Schraube dreht reibungslos auf die Gewindestange. Schrauben Sie die Microdrives bis 1,0-1,5 mm über dem unteren Ende der Gewindestangen.
    2. Achtzehn Stücke von Polyimid-Schlauch geschnitten (ID 0,11 mm (0,0045"), OD 0,14 mm (0.0055")) in 38-43 mm-Segmente (Länge des Leitfaden Kanüle Bundle plus 7 mm). Jedes Rohr mit einem ø 0,08 mm (0,003") Stahl-Draht zu reinigen.
    3. Invertieren den Kern, Polyimid-Rohre vorsichtig in die Guide-Kanülen von gelöteten Ende einführen und drücken sie alle die Art und Weise unter einem Stereoskop. Drehen Sie den Kern aufrecht und kleben Sie das obere Ende des Rohres auf die Microdrive-Kanüle Polyimid mit dicken Superkleber. Setzen Sie den Kern Upside-Down- und lassen Sie der Klebstoff trocknen für 15 min.
    4. Schneiden Sie die zusätzliche Polyimid Schläuche am oberen Ende, so dass 0,5-1,0 mm außerhalb der Microdrive-Kanüle.
  3. Montage von den Erdungsleiter (Abbildung 4).
    1. Verringern Sie die Anzahl der Erdungsleiter notwendig, Längen von 25-30 mm aus beschichtetem Stahldraht (Ø 0,20 mm (0,008"), nackten ø beschichtet 0,13 mm (0,005")). Isolieren Sie 2 mm von der Kunststoffisolierung aus beiden Spitzen der Drähte ab und stecken Sie ein Ende eines jeden in die Enden des 6-8 mm lange 30 Gauge Kanülen. Glätten Sie die Enden der Kanülen zur Sicherung der Verbindung zu ihren jeweiligen Drähte.
    2. Verwenden Sie ein Dremel-Werkzeug die Kanülen erstellen Sie zwei komplette Massekabel aus jeweils halbieren.
    3. Stecken Sie das Runde Ende der 30 Gauge-Kanüle in das obere Ende der Boden Draht Kanüle in den Kern und drücken Sie, um die Einfügung dicht machen.
  4. Montage von der Elektrode-Schnittstellenkarte (Abbildung 4).
    1. Legen Sie die Mittelsäule in den Kern und sicher mit zwei 0-80, 7,94 mm (5/16 ") lang sockelschrauben. Kleben Sie bei Bedarf die Mittelsäule in den Kern stabil machen.
    2. Erweitern Sie die Teile der Schlitze in die EIB-72-QC-großes Brett, die entsprechen auf zwei Gewindebohrungen in der mittleren Spalte mit einem ø 1,2 mm tippen. Befestigen Sie die Elektrode Schnittstellenkarte Mittelsäule mit zwei 0-80, 3,97 mm (5/32") lange Linsenkopfschrauben. Stellen Sie sicher das Board befindet sich in der Mitte und ist sicher.
  5. Verbinden Sie das Erdungskabel (Abb. 4E).
    1. Jeder Boden Draht um die Mittelsäule und die Elektrode-Schnittstellenkarte mit gold-Pin am dafür vorgesehenen Ort Loch exponierten freien Ende an.
  6. Laden die Tetroden in den Hyperdrive, wie zuvor beschrieben. 16 , 17 .
    1. Laden Sie jede tuberkuloseinfektion sorgfältig in die Polyimid-Röhren des Microdrives, wobei Sie darauf achten, nicht zu ihnen während des Prozesses zu verbiegen.
    2. Sanft mit Hilfe Feed freie Ende Kabel in die dafür vorgesehenen Löcher in der Elektrode-Schnittstelle an Bord und elektrisch zu verbinden der gold Pins.
    3. Geschnitten Sie die Tetroden individuell auf die richtige Länge. Bestätigen Sie, dass der Teil des Tetroden ragen aus den unteren Enden der Polyimid-Rohre nach dem Schneiden gerade ist, andernfalls ersetzen Sie die gesamte tuberkuloseinfektion und nachschneiden.
  7. Befestigen den Schild.
    1. Befestigen Sie das Schild an den Kern mit vier 0-80, 3,97 mm (5/32") Linsenkopfschrauben. Die Zahlen auf dem Schild sollte mit den Nummern auf die Elektrode Schnittstellenkarte überein.
  8. Beschichtung der tuberkuloseinfektion Tipps.
    1. Die Spitzen der Tetroden, die mit dem NanoZ-Beschichtung-Gerät ausgestattet mit einem ADPT-NZ-EIB-36-Anschluss und einem ADPT-EIB-72-QC-HS-36 Adapter17Platte. Alternativ Platte sie manuell eins nach dem anderen wie an anderer Stelle16beschrieben. Platte der tuberkuloseinfektion Tipps vor der Verwendung (z. B.einen Tag vor der Implantation), da Impedanz allmählich im Laufe der Zeit nach der Beschichtung erhöht wird. Ersetzen Sie die Tetroden, die kurzgeschlossen oder während des Prozesses der Beschichtung, behindert eine eigenlänge und neu Platte schneiden.
  9. Fertigstellung der hyperdrive (Abb. 4F).
    1. Kleben Sie die Tetroden, ihre Polyimid-Röhren als zuvor beschriebenen16. Zurückziehen Sie alle von ihnen zurück in ihre Führer Kanülen, so dass die vergoldeten Spitzen nicht ausgesetzt sind.
    2. Schrauben Sie 4 0-80, 6,35 mm (1/4 ") lange Buchse Kopf in die vier Löcher im unteren Teil der Hyperdrive-Kern.
    3. Verwenden ein Stereoskop, jedes tuberkuloseinfektion langsam senken Sie bis die Spitze der tuberkuloseinfektion gerade über dem Rand der Führer Kanüle ist. Jede tuberkuloseinfektion platzieren Sie unterdessen im Leitfaden Kanüle Bundle. Die Karte der tuberkuloseinfektion Position ist entscheidend für den Wiederaufbau der Aufnahme Websites.
    4. Befestigen Sie die Kappe auf das Laufwerk und speichern Sie den Hyperdrive ordnungsgemäß für eine Implantation zu.

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Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Wir haben eine neu gebaute Hyperdrive um Studienergebnisse zu erhalten. Der Antrieb wurde mit Tetroden gebaut ab Ø 17 µm (0,0007"), Polyimid beschichteten Platin-Iridium (90 % - 10 %) Draht ausgestattet. Die Spitzen der Tetroden wurden in Platin schwarz Lösung zur Verringerung der Elektrode Impedanzen, zwischen 100 und 200 kΩ bei 1 kHz überzogen. Der Hyperdrive war 4,6 mm Links von der Mittellinie und 0,5 mm anterior der transversalen Sinus auf den Schädel eines 550 g, männliche Long-Evan...

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Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Hier beschreiben wir den Prozess des Aufbaus einer neu entwickelten Hyperdrive bestehend aus achtzehn unabhängig voneinander beweglichen Tetroden. Das Laufwerk kann von günstigen Teile gekauft viele verfügbare Baumarkt, kombiniert mit Komponenten erstellt von köraform Druck aufgebaut werden. Der Hyperdrive kann auf eine Ratte in den Schädel mit standard Operationsverfahren chronisch implantiert werden und ist in der Lage, die extrazellulären neuronalen Aktivität aufzeichnen, während das Tier verschiedene Verhaltensstörun...

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Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Die Autoren haben nichts preisgeben.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Wir danken der Moser-Lab am Kavli Institute für Systeme Neurologie und Zentrum für Neural Computation, Norwegian University of Science and Technology, für die chronische neuronalen Aufnahme Verfahren bei Ratten. Diese Arbeit wurde von NIH Grant R21 NS098146 und Human Frontier Science Programm Long-Term Fellowship LT000211/2016-L, L. Lu unterstützt.

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
SchweißdrahtBlue DemonER308L-035-01TEdelstahl, 0,035" Durchmesser
SchraubeMcMaster91771A060Edelstahl, flacher Kopf, 0-80  Gewinde,  5/8" & in der Länge
SchraubeMcMaster91772A051Edelstahl, Flachkopf, 0-80  Gewinde,  5/32" & in der Länge
SchraubeMcMaster92196A056Edelstahl, Innensechskant, 0-80  Gewinde,  5/16" & in der Länge
SchraubeMcMaster92196A055Edelstahl, Innensechskant, 0-80  Gewinde,  1/4" & nbsp; in der Länge
SchraubeMcMaster95868A131Nylon,  Steckkopf, 2-56  Gewinde,  3/16" & in der Länge, schwarz
SchraubenmutterMcMaster90730A001Edelstahl, schmaler Sechskant,  0-80  Gewinde
SchulterschraubeMcMaster90298A213Edelstahl, 8-32 Gewinde, 3/16" Durchmesser, 1/4" Länge
TopfschraubeMcMaster92313A105Edelstahl, 4-40 Gewinde, 3/16" Länge
RändelschraubeMcMaster94323A592Nylon, 8-32  Gewinde,  3/8" & in der Länge, schwarz
MagnetApexM3X1MMDINeodym, 3 mm x 1 mm Scheibe
MetallschlauchKleinteileB00137QHNSEdelstahl, 23 Gauge, 0,0253" AD, 0,013" ID, 0,006" Wand
MetallschlauchNew England Small TubeSonderanfertigungEdelstahl, 30 Gauge, 0,012/0,0125" AD, 0,007/0,008" ID, vollhart
SchrumpfschlauchMcMaster7856K720,09" ID vor dem Schrumpfen, blau
SilikonschlauchA-M Systems8073000,040" ID, 0,085" OD
PolyimidschlauchA-M Systems8234000,0045" ID, 0,0005" Wand
ErdungskabelA-M Systems7915000,005" blank, 0,008" beschichtet, halbharter
TetrodendrahtCalifornia Fine WireSonderanfertigung0,0007" Durchmesser, Platin-Iridium (90%-10%), HML- und VG-Beschichtung
EIBNeuralynxEIB-72-QC-Large
Gold PinsNeuralynxgroße EIB Pins
TapBalax01302-000M1.2 Gewindegröße
Tap McMaster2522A8110-80 Gewindegröße,
BodengewindebohrerMcMaster2522A7710-80 Gewindegröße, Stecker
GewindebohrerMcMaster26955A943/8"-24  Gewindestärke, Unterseite
GewindebohrerMcMaster2522A7132-56  Gewindestärke
GewindebohrerMcMaster2522A7154-40  Gewindestärke
GewindebohrerMcMaster2522A7188-32  Gewindegröße
DieMcMaster2576A4573/8"-24  Gewindegröße, 1" AD
BohrerMcMaster30585A82Drahtstärke  65,  0,035" Durchmesser
BohrerMcMaster30585A83Drahtstärke  66,  0,033" Durchmesser
BohrerMcMaster30585A87Drahtstärke  70,  0,028" Durchmesser
BohrerMcMaster30585A88Drahtstärke   71,  0,026" Durchmesser
BohrerMcMaster30585A91Drahtstärke   73,  0,024" Durchmesser
BohrerMcMaster8870A233/16"   im Durchmesser
DremelScheibe Wagner31MDiamantbeschichtet, 22 mm Durchmesser, 0,17 mm Dicke
StahldrahtPrecision Brand212120,012" Durchmesser, vollharter
StahldrahtPrecision Brand210070,007" im Durchmesser, vollharter
StahldrahtA-M Systems7927000,003" Durchmesser, halbhart
Super KleberLoctiteLT-40640# 406
SekundenkleberLoctiteLT-41550# 415
Dentales Acrylpulver Sauger223-3773Coral
Dental Acryl FlüssigkeitSauger223-4003

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. O'Keefe, J., Recce, M. L. Phase relationship between hippocampal place units and the EEG theta rhythm. Hippocampus. 3 (3), 317-330 (1993).
  2. Wilson, M. A., McNaughton, B. L. Dynamics of the hippocampal ensemble code for space. Science. 261 (5124), 1055-1058 (1993).
  3. Gothard, K. M., Skaggs, W. E., Moore, K. M., McNaughton, B. L. Binding of hippocampal CA1 neural activity to multiple reference frames in a landmark-based navigation task. J Neurosci. 16 (2), 823-835 (1996).
  4. Gray, C. M., Maldonado, P. E., Wilson, M., McNaughton, B. Tetrodes markedly improve the reliability and yield of multiple single-unit isolation from multi-unit recordings in cat striate cortex. J Neurosci Methods. 63 (1-2), 43-54 (1995).
  5. Buzsaki, G. Large-scale recording of neuronal ensembles. Nat Neurosci. 7 (5), 446-451 (2004).
  6. Fyhn, M., Hafting, T., Witter, M. P., Moser, E. I., Moser, M. B. Grid cells in mice. Hippocampus. 18 (12), 1230-1238 (2008).
  7. Skaggs, W. E., et al. EEG sharp waves and sparse ensemble unit activity in the macaque hippocampus. J Neurophysiol. 98 (2), 898-910 (2007).
  8. Guo, P., Pollack, A. J., Varga, A. G., Martin, J. P., Ritzmann, R. E. Extracellular wire tetrode recording in brain of freely walking insects. J Vis Exp. (86), (2014).
  9. Knierim, J. J., McNaughton, B. L., Poe, G. R. Three-dimensional spatial selectivity of hippocampal neurons during space flight. Nat Neurosci. 3 (3), 209-210 (2000).
  10. Leutgeb, S., et al. Independent codes for spatial and episodic memory in hippocampal neuronal ensembles. Science. 309 (5734), 619-623 (2005).
  11. Lansink, C. S., et al. A split microdrive for simultaneous multi-electrode recordings from two brain areas in awake small animals. J Neurosci Methods. 162 (1-2), 129-138 (2007).
  12. Kloosterman, F., et al. Micro-drive array for chronic in vivo recording: drive fabrication. J Vis Exp. (26), (2009).
  13. McNaughton, B. L. Google Patents. , Available from: https://www.google.com/patents/US5928143 (1999).
  14. Redish, A. D., et al. Independence of firing correlates of anatomically proximate hippocampal pyramidal cells. J Neurosci. 21 (5), RC134(2001).
  15. Schmitzer-Torbert, N., Redish, A. D. Neuronal activity in the rodent dorsal striatum in sequential navigation: separation of spatial and reward responses on the multiple T task. J Neurophysiol. 91 (5), 2259-2272 (2004).
  16. Nguyen, D. P., et al. Micro-drive array for chronic in vivo recording: tetrode assembly. J Vis Exp. (26), (2009).
  17. Chang, E. H., Frattini, S. A., Robbiati, S., Huerta, P. T. Construction of microdrive arrays for chronic neural recordings in awake behaving mice. J Vis Exp. (77), e50470(2013).
  18. Vandecasteele, M., et al. Large-scale recording of neurons by movable silicon probes in behaving rodents. J Vis Exp. (61), e3568(2012).
  19. Siegle, J. H., et al. Chronically implanted hyperdrive for cortical recording and optogenetic control in behaving mice. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. 2011, 7529-7532 (2011).
  20. Brunetti, P. M., et al. Design and fabrication of ultralight weight, adjustable multi-electrode probes for electrophysiological recordings in mice. J Vis Exp. (91), e51675(2014).
  21. Hull, C. W. Google Patents. , Available from: https://www.google.com/patents/US4575330 (1986).
  22. Ludvig, N., Potter, P. E., Fox, S. E. Simultaneous single-cell recording and microdialysis within the same brain site in freely behaving rats: a novel neurobiological method. J Neurosci Methods. 55 (1), 31-40 (1994).

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