Injizierbare Netzelektronik für stabile Einzelneuronen-Aufzeichnungen in einem Mäusegehirn

Beginnen Sie mit einer betäubten Maus mit einem freiliegenden Schädel auf einem stereotaktischen Rahmen und einer Abdeckung mit einem chirurgischen Tuch.

Bohren Sie Löcher in den Schädel, um Zugang zum Gehirn zu erhalten, und befestigen Sie ein Klemmsubstrat.

Montieren Sie eine Kapillarnadel, die mit einer Spritzenpumpe verbunden ist, auf dem Rahmen.

Die Nadel enthält einen Puffer mit einer Mesh-Elektroniksonde, einer flexiblen Struktur, die einen Mesh-Gerätebereich umfasst, der mit Eingabe-/Ausgabepads verbunden ist.

Positionieren Sie die Nadel im Gehirn. Injizieren Sie, um den Bereich des Netzgeräts im Gewebe zu platzieren, während Sie die Nadel zurückziehen, bis sie den Schädel verlässt.

Positionieren Sie die Nadel über dem Klemmsubstrat und werfen Sie die Ein-/Ausgabepads aus.

Biege die Pads, um sie auf einer elektronischen Leiterplatte zu befestigen.

Überprüfen Sie den abgeschlossenen Stromkreis, und isolieren Sie die Verbindungen. Lassen Sie die Neuronen sich durch das poröse Netz verbinden.

Verbinden Sie die Schaltung mit einem Datenerfassungssystem. Lassen Sie die Maus sich frei verhalten, um stabile Einzelneuronenaufzeichnungen zu sammeln.

Um Mesh-Elektronik in ein Mäusegehirn zu injizieren, verwenden Sie einen Zahnbohrer und einen stereotaktischen Rahmen, um eine Kraniotomie an den gewünschten Koordinaten am Schädel zu eröffnen. Öffnen Sie eine zweite Kraniotomie außerhalb der Injektionsstelle, um eine Erdungsschraube oder einen Draht aus Edelstahl einzuführen.

Befestigen Sie dann einen Klemmuntergrund mit Zahnzement am Schädel. Ein ca. 1 Millimeter breiter Schnitt im Substrat verbessert die Zuverlässigkeit des Falzschritts im weiteren Verlauf des Verfahrens. Montieren Sie anschließend den Pipettenhalter mit der Nadel mit der Mesh-Elektronik mit einer rechtwinkligen Endklemme in den stereotaktischen Rahmen. Befestigen Sie den seitlichen Auslass des Pipettenhalters an einer 5-Milliliter-Spritze, die in einer Spritzenpumpe mit einem 0,5 bis 1 Meter langen Kapillarschlauch befestigt ist.

Verwenden Sie dann den stereotaktischen Rahmen, um die Nadelspitze an der gewünschten Startposition im Gehirn zu positionieren. Positionieren Sie die Kamera so, dass die Oberseite der Netzelektroniksonde in der Glasnadel angezeigt wird. Starten Sie den Durchfluss, indem Sie die Spritzenpumpe auf eine niedrige Drehzahl einstellen und Start drücken.

Erhöhen Sie langsam die Durchflussrate, wenn sich die Maschenelektroniksonde nicht in der Nadel bewegt. Wenn sich die Netzelektroniksonde innerhalb der Nadel zu bewegen beginnt, verwenden Sie den stereotaktischen Rahmen, um die Nadel mit der gleichen Geschwindigkeit zurückzuziehen, mit der die Netzelektroniksonde injiziert wird, wobei die markierte ursprüngliche Position der Netzelektronik als Leitfaden verwendet wird.

Lassen Sie die Kochsalzlösung weiter fließen und ziehen Sie die Nadel zurück, bis die Nadel aus dem Schädel ausgetreten ist. Stoppen Sie dann den Durchfluss aus der Spritzenpumpe. Verwenden Sie bei diesem Verfahren den stereotaktischen Rahmen, um die Nadel vorsichtig zum flachen, flexiblen Kabelklemmsubstrat und über den Spalt zu führen, wobei die Lösung mit der Spritzenpumpe fließt, um einen Durchhang in den elektronischen Netzverbindungen zu erzeugen.

Sobald sich die Nadel über dem Klemmsubstrat und über den Spalt befindet, setzen Sie den Fluss schneller fort, um die Ein-/Ausgabepads der Netzelektronik auf das Klemmsubstrat auszuwerfen. Biegen Sie die Ein-/Ausgabepads mit einer Pinzette in einer Pipette mit entionisiertem Wasser in einem 90-Grad-Winkel so nah wie möglich an das erste Ein-/Ausgabepad.

Sobald die Ein-/Ausgangspads ausgerichtet, entfaltet und in einem 90-Grad-Winkel zum Mesh-Schaft stehen, trocknen Sie sie an Ort und Stelle mit sanft strömender Druckluft. Schneiden Sie das Klemmsubstrat an einer geraden Kante ca. 0,5 bis 1 Millimeter von der Kante der Ein-/Ausgabepads ab.

Schneiden Sie außerdem Fremdteile des Klemmsubstrats ab, die das Einstecken in den auf der Leiterplatte montierten 32-Kanal-ZIF-Steckverbinder behindern. Stecken Sie dann die Ein-/Ausgangspads in den ZIF-Anschluss auf der Leiterplatte und schließen Sie die Verriegelung. Verwenden Sie die Messelektronik, um die Impedanz zwischen den Kanälen und der Schraube zu messen, um eine erfolgreiche Schnittstelle zu bestätigen.

Wenn die Impedanzwerte zu hoch sind, lösen Sie den ZIF-Stecker, passen Sie den Einsteckvorgang an und wiederholen Sie den Test, bis die erfolgreiche Verbindung bestätigt wurde. Decken Sie anschließend den ZIF-Stecker und die freiliegenden Mesh-Elektronikverbindungen zum Schutz mit Zahnzement ab. Drehen Sie die Leiterplatte an der Lücke im Substrat um und befestigen Sie die Leiterplatte mit Zement auf dem Mäuseschädel.

Für frei bewegliche Aufnahmen lösen Sie die Maus aus dem Halterung, nachdem Sie die Vorverstärkerplatine eingesetzt und die Referenzschraube geerdet haben. Nehmen Sie mit dem Datenerfassungssystem für die gewünschte Zeit auf, während sich die Maus frei verhält.