Name: Diseño y construcción de un cabezal rentable para la estimulación simultánea neural y de grabación en el laberinto de agua (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2010-10-13T17:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 9 s
Description: Aprende a construir un cabezal preamplificador de bajo coste para grabación y estimulación neural simultáneas en animales despiertos. Este método permite obtener registros fiables de potenciales de campo local en la rata.

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Nos gustaría agradecer Riceberg Justin para la asistencia técnica en las pruebas de la headstage. Este trabajo fue apoyado en parte por los Institutos Nacionales de Salud subvenciones MH65658, MH073689, y F30 AG034003-01A1, y el Mount Sinai School of Medicine.

1. Headstage Diseño y Fabricación general Un cabezal completado pre-amplificador del sistema se compone de los siguientes componentes: <ol><li> Una computadora diseñada placa de circuito integrado con cuatro canales de grabación y dos canales de estimulación. </li><li> Electrodos que transmiten las grabaciones y canales de estimulación para los conectores adecuados en la etapa de la cabeza los animales. </li><li> Un cable de amarre y una interfaz que transmite la grabación y canales de estimulación a un colector de anillos. </li><li> Dos formas de impermeabilización en la etapa de la cabeza y en el circuito integrado. </li></ol> 2. Diseño y maquetación de la Headstage Hemos diseñado una placa de circuito impreso integrado con cuatro seguidores de origen y pasan a través de dos canales de estimulación con un producto comercial de software CAD paquete (www.expresspcb.com). Una headstage está diseñado, y el patrón de diseño es de baldosas a través de una hoja más grande de la placa de circuito para proporcionar headstages muchos a un menor costo. El archivo CAD se transmite a la placa de circuito impreso (PCB) en el servicio de fabricación de doble cara, dos tablas de capa se imprimen con capas de cobre superior e inferior con todos los orificios pasantes recubiertos. Las placas usan estaño / soldadura de plomo chapado en rastros y las pastillas que corresponden al estándar de la industria FR-4 laminado. El PCB se pueden pedir y se envían el siguiente día hábil. Headstages individuales se cortan de la hoja grande de azulejos PCB y componentes electrónicos están conectados con soldadura. Un ejemplo de disposición de headstage utilizados en este protocolo se muestra (Figura 1). Por favor, consulte el sitio web del fabricante para obtener instrucciones detalladas y consejos sobre el diseño de un PCB. 3. Preparación y soldadura de componentes electrónicos Todos los componentes electrónicos utilizados en este protocolo son de la superficie del dispositivo de montaje (SMD) de tipo. La huella de cada tipo de dispositivo (resistencia, condensador, etc) fue elegido para minimizar el espacio desperdiciado en el headstage, pero más grandes componentes SMD se pueden utilizar si es necesario. <ol><li> Organizar los componentes en la placa de circuito y los preparan para la soldadura. </li><li> Coloque una pequeña cantidad de estaño en la plataforma de estaño / plomo para ser soldadas y acerque la punta de la estrecha cautín para derretir la soldadura y se adhieren a la plataforma. </li><li> Soldar los condensadores primera resistencias, a continuación, y luego los amplificadores operacionales. </li><li> Los amplificadores operacionales pueden ser destruidos por sobrecalentamiento. Se utilizó una pistola de calor variable de soldadura y el menor calor necesario para fundir la soldadura. Minimizar el tiempo de calentamiento usado para hacer una buena soldadura. Nos pareció que era conveniente crear un pequeño depósito de soldadura que desemboca en la plataforma de la huella mediante la aplicación de soldadura a lo largo de las señales de comunicación o el poder. </li><li> Prueba de que la resistencia a través de sus detractores se reúne el valor esperado con un óhmetro. </li><li> Inspeccione cada pad de cerca para asegurarse de que no es la soldadura de conexión o puente almohadillas adyacentes. Si hay un puente de soldadura, el calor y fundir la soldadura y el uso de una pinza para romper el puente. </li></ol> 4. Montaje y fabricación de interfaces implante y la cuerda <ol><li> Insertar un tubo de 23 Ga hipodérmica en uno de los puertos no utilizados de la toma de 9 pines ABS para el soporte. </li><li> Corte seis piezas de 1 cm de longitud de cable con aislamiento magnético para la conexión de los pines amphenol mujeres a la toma de beneficios. </li><li> Soldar los pines hembra para el cable magnético usando una pequeña cantidad de estaño en cada pin, y calentando el pin de la punta. </li><li> Suelde el otro extremo de cada cable magnético en las tomas de beneficios. </li><li> La posición del hombre - pines hembra millMAX sobre las almohadillas en la parte de sujeción de la headstage, y apretar las clavijas en el PCB para asegurar un ajuste de presión. Entonces, la soldadura de cada pin a cada pad en orden. </li><li> La posición de la tuerca en el conector de implante neural y empujar todos los bolos femeninos en las ranuras que desee en la base de plástico. </li><li> Aplique el pegamento acrílico (krazy pegamento) para la parte superior del conector hembra ABS y seguro a la base de la headstage. Pegue el tubo 23Ga al lado de la correa headstage de apoyo. </li></ol> 5. La impermeabilización de los Headstage <ol><li> Para impermeabilizar la headstage, encierran todo el circuito integrado y las superficies metálicas expuestas con 5 minutos de epoxy. 5-10 minutos para el secado inicial, y 60 minutos para el secado permanente. </li><li> Masilla cartel Tack se debe aplicar a la superficie de los 9 pines ABS toma alrededor de los clavos que sobresalen de las mujeres al final de los animales. </li><li> Para la impermeabilización de máxima, la toma de ABS y ABS plug deberán acoplarse y la tuerca debe apretarse ser. Una pequeña franja de parafina debe ser envuelto alrededor de la interfaz para evitar que el agua entre en contacto con los pines. </li></ol> Secretos para el Éxito <ol><li> Al soldar el amplificador operacional, no recalentar el envase de plástico. Si hayse está quemando o visible de fusión, retire el amplificador y reemplazarlo. La aplicación de calor excesivo puede dañar el amplificador operacional sin derretirse visible. Prueba de cada canal con un generador de funciones después de la soldadura. </li><li> Asegúrese de que no hay conexiones perdidas o puentes de soldadura en la headstage. Mecha de soldadura se puede utilizar para eliminar los componentes o callejeros soldadura. </li></ol> 6. Resultados representante Una buena grabación seguirá una señal de fuente de entrada sin cortar y salir durante el movimiento. Para probar la headstage, el usuario debe utilizar un generador de funciones como una entrada a cada pin de registro y evaluación de las formas de onda en el extremo Mill Max de salida de cabecera. El movimiento físico de los headstage no debe influir en la forma de formas de onda registradas. <img src="/files/ftp_upload/2155/2155fig1.jpg" alt="Figura 1" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Figura 1"> Figura 1. (A) Representación esquemática de la capa superior de la placa de circuito impreso (PCB). Las líneas rojas indican rastros de cobre. Las líneas amarillas indican la capa de serigrafía opcional para el posicionamiento de las piezas electrónicas. Se muestran la ubicación del amplificador operacional (central cuadrado amarillo), resistencias (pequeños cuadrados amarillos) y los condensadores (el más pequeño cuadrados amarillos). (B) Representación esquemática de la capa inferior de la PCB. Líneas verdes indican rastros de cobre. Gran zona verde llena representa placa de tierra. Un archivo de modelo de este esquema se proporciona para su descarga.

<ol><li>Morris, R. G., Garrud, P., Rawlins, J. N., O'Keefe, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Place+navigation+impaired+in+rats+with+hippocampal+lesions%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Place navigation impaired in rats with hippocampal lesions.</a> Nature. 297, 681-683 (1982).</li>
<li>Rolston, J. D., Gross, R. E., Potter, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+low-cost+multielectrode+system+for+data+acquisition+enabling+real-time+closed-loop+processing+with+rapid+recovery+from+stimulation+artifacts.+Front%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroengineering%22%5BJournal%5D)">A low-cost multielectrode system for data acquisition enabling real-time closed-loop processing with rapid recovery from stimulation artifacts. Front.</a> Neuroengineering. 2, 12-12 (2009).</li>
<li>Fee, M. S., Leonardo, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Miniature+motorized+microdrive+and+commutator+system+for+chronic+neural+recording+in+small+animals%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci.+Methods%22%5BJournal%5D)">Miniature motorized microdrive and commutator system for chronic neural recording in small animals.</a> J. Neurosci. Methods. 112, 83-94 (2001).</li>
<li>Shirvalkar, P. R., Rapp, P. R., Shapiro, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bidirectional+changes+to+hippocampal+theta+gamma+oscillations+predict+memory+for+recent+spatial+episodes%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+U+S+A%22%5BJournal%5D)">Bidirectional changes to hippocampal theta gamma oscillations predict memory for recent spatial episodes.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 107 (15), 7054-709 (2010).</li>
</ol>

Agua laberinto tareas basadas en el comportamiento proporcionar herramientas eficaces para probar las habilidades de los animales y las representaciones cognitivas en tiempo real 1. El uso de preamplificadores headstage ligera y rentable es especialmente crítica en las aplicaciones de la neurofisiología del comportamiento implican el laberinto de agua. Debido a escapar de la agua fría proporciona la motivación intrínseca de los animales en estas tareas, su comportamiento puede ser probado en ensayos repetidos...

<table><tbody><tr><td>Placa de circuito integrado de diseño personalizado</td><td>ExpressPCB.com</td><td>Personalizado</td><td>PCB de doble cara con 2 capas</td></tr><tr><td>Resistencias de montaje superficial</td><td>Mouser Electronics</td><td>RK73B1JTTDD156J</td><td>1/10 W, 15 M Ohm 0603, película gruesa</td></tr><tr><td>Condensadores SMD</td><td>Newark Inc</td><td>0402YD104KAT2A</td><td>0,1 µF (0402)</td></tr><tr><td>Amplificador operacional SMD (cuádruple FET)</td><td>Mouser Electronics</td><td>595-TLC2274AIPW</td><td>Cuádruple FET - bajo ruido</td></tr><tr><td>Conector ABS de 9 pines</td><td>Ginder Scientific</td><td>GS09SKT-220</td><td>Para conexión con el animal</td></tr><tr><td>Enchufe ABS de 9 pines</td><td>Ginder Scientific</td><td>GS09PLG-220</td><td>Para implantar en el animal</td></tr><tr><td>Tuerca anillo de Delrin negro</td><td>Ginder Scientific</td><td>GS09BDN-220</td><td></td></tr><tr><td>Tuerca de tapa de Delrin negro</td><td>Ginder Scientific</td><td>GS09BDC-220</td><td>Para proteger el implante del animal&amp;rsquo;s</td></tr><tr><td>Pines Amphenol (macho)</td><td>Ginder Scientific</td><td>220-P02</td><td></td></tr><tr><td>Pines Amphenol (hembra)</td><td>Ginder Scientific</td><td>220-S02</td><td></td></tr><tr><td>Epoxi de 5 minutos</td><td>Devcon Inc.</td><td>S-208 / 20845</td><td></td></tr><tr><td>Masa adhesiva Poster Tack</td><td>Elmer&amp;rsquo;s</td><td>026000015318</td><td></td></tr><tr><td>Soldadura con núcleo de resina</td><td>Radio Shack</td><td>64-009</td><td></td></tr><tr><td>Plancha de soldar</td><td>Weller</td><td>Pyropen WSTA6</td><td>(calor ajustable)</td></tr><tr><td>Pinzas metálicas</td><td>Fine Science Tools</td><td>Tamaño 5</td><td></td></tr><tr><td>Hojas de Parafilm</td><td>American National Can</td><td>Parafilm 4&quot; x 250&amp;rsquo;</td><td></td></tr><tr><td>Alambre magneto</td><td>Belden</td><td>8052</td><td>Recubierto con esmalte</td></tr><tr><td>Amperímetro/multímetro</td><td>Fluke Biomedical</td><td>77 Multímetro</td><td></td></tr><tr><td>Encabezados dobles fila Millmax</td><td>Mill-Max</td><td>575 - 002101</td><td>0,05&quot;</td></tr><tr><td>Mecha desoldadora</td><td>Chemtronics</td><td>7-10L</td><td>0,75 in.</td></tr></tbody></table>

diseño y construcción de un cabezal rentable para la estimulación simultánea neural y de grabación en el laberinto de agua

Design and Construction of a Cost Effective Headstage for Simultaneous Neural Stimulation and Recording in the Water Maze

Preamplificadores Headstage y seguidores de origen son utilizados para estudiar la actividad neuronal en el comportamiento experimentos neurofisiología. Disponible en los productos comerciales suelen ser caros, no se puede personalizar fácilmente, y no sumergibles. Aquí se describe un método para diseñar y construir un cabezal a medida, circuitos integrados de traducción simultánea de 4 canales de grabación neural y la simulación de 2 canales en animales despiertos, de comportarse. El headstage está diseñado con un país libre, disponible en el mercado CAD-tipo de paquete de diseño, y puede ser modificado fácilmente para adaptarse a diferentes escalas (por ejemplo, para añadir los canales). Una placa de circuito impreso personalizado está construido con resistencias de montaje superficial, los condensadores y amplificadores operacionales para la construcción de la ganancia de la unidad fuente circuito seguidor. El headstage se hace a prueba de agua con una combinación de epoxi, parafina y una masilla de caucho sintético. Hemos utilizado con éxito este dispositivo para registrar los potenciales de campo locales y estimular las diferentes regiones del cerebro al mismo tiempo a través de canales independientes en ratas nadando en un laberinto de agua. El costo total es &lt;$ 30/unit y puede ser fabricado fácilmente.

Se presenta un método de bajo costo para diseñar y construir un cabezal de luz pre-amplificador del sistema de grabación simultánea neural y la capacidad de estimulación. Este dispositivo puede ser impermeabilizadas para su uso en animales que nadan.

Diseño y construcción de un cabezal rentable para la estimulación simultánea neural y de grabación en el laberinto de agua

Los preamplificadores de etapa frontal y los seguidores de fuente se utilizan comúnmente para estudiar la actividad neuronal en experimentos de neurofisiología conductual. Los ... comerciales disponibles

Este video demuestra un procedimiento para construir un sistema de preamplificador en la etapa de la cabeza, que registra y estimula simultáneamente electrodos implantados de forma crónica en animales despiertos y con comportamiento libre. Primero, se diseña una placa de circuito impreso para una etapa de la cabeza con un número determinado de canales de registro y estimulación. Se muestran dos ejemplos de circuitos seguidores de fuente.Los componentes electrónicos se venden luego a la placa de circuito y se construyen los conectores del amplificador de cabeza y del cable de sujeción para proporcionar una interfaz entre el amplificador de cabeza y el implante del animal. Al no haber conexiones sueltas en el sistema, se pueden obtener grabaciones confiables de potenciales de campo locales desde el hipocampo de la rata. La principal ventaja de esta técnica frente a métodos existentes, como adquirir un sistema amplificador de cabeza comercialmente disponible, es que este método puede costar miles de dólares menos y puede personalizarse fácilmente para experimentos específicos de estimulación y grabación.Dado que este método permite la grabación y estimulación simultáneas del cerebro e

design-construction-cost-effective-headstage-for-simultaneous-neural

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Investigación

JoVE Journal

Neuroscience

Neurociencia

El diseño, la fabricación y el montaje de un microdrive ultraligero motorizado se describe. El dispositivo proporciona una solución rentable y fácil de usar para las grabaciones crónicas de unidades individuales en pequeños animales que se comportan.

Diseño y montaje de un Microdrive ultraligero motorizado para crónicos Grabaciones neuronales en Pequeños Animales

Fuente: Moore, J. D., et al. Monitoreo yuxtacelular y localización de neuronas individuales dentro de las estructuras cerebrales subcorticales de ratas alertas, con la cabeza restringida. J. Vis. Exp. (2015)Este video muestra el método de registro y tinción yuxtacelular en una rata despierta y restringida. El procedimiento consiste en registrar las señales de las neuronas e inyectar un tinte para localizar con precisión el sitio de grabación. Esta técnica permite un mapeo preciso de la...

Registro yuxtacelular y tinción para un mapeo preciso de la actividad neuronal en una rata despierta 

Se describen los protocolos para la formación de las ratas para registros electrofisiológicos crónicas en tareas cognitivas totalmente automatizados en una proyección del suelo Maze.

Tareas Cognitivas Visuales automatizadas para grabación Neural actividad utilizando una proyección del suelo Maze

Shuttle-cuadro aprendizaje de evitación está bien establecido en la neurociencia conductual. Este protocolo se describe cómo el aprendizaje en los roedores lanzadera cuadro se puede combinar con microestimulación sitio específico eléctrica cortical (ICMS) y crónica simultánea en grabaciones in vivo como una herramienta para estudiar varios aspectos del aprendizaje y la percepción.

Combinado de traslado-Box Entrenamiento con electrofisiológico corteza Grabación y estimulación como una herramienta para estudiar la percepción y aprendizaje

Se introduce un inalámbrico, sistema bidireccional de nervios grabaciones de canales múltiples y la estimulación en comportarse libremente las ratas. El sistema es ligero y compacto, teniendo así un impacto mínimo en el repertorio conductual de la animal´s. Por otra parte, este sistema bidireccional proporciona una sofisticada herramienta para evaluar las relaciones causales entre patrones de activación cerebral y el comportamiento.

Un inalámbrico, interfaz bidireccional para la grabación en Vivo y estimulación de la actividad Neural en comportarse libremente las ratas

Se presenta una novedosa técnica inalámbrica para registrar señales neuronales extracelulares del cerebro de la natación libre de peces dorados. El dispositivo de grabación se compone de dos tetrodes, un microdrive, un registrador de datos neuronales y una caja impermeable. Todas las piezas están hechas a medida, excepto el registrador de datos y su conector.

Grabación electrofisiológica inalámbrica de las neuronas por tetrodes móviles en la natación libre de peces

El protocolo presentado aquí proporciona información sobre la electroencefalografía simultánea (EEG) y la evaluación del comportamiento en tiempo real. Hemos discutido todos los pasos involucrados en este protocolo como una solución atractiva para los investigadores en muchos campos de la neurociencia, particularmente en las áreas de aprendizaje y memoria.

Monitoreo simultáneo de electrofisiología inalámbrica y prueba de comportamiento de memoria como herramienta para estudiar la neurogénesis del hipocampo

El presente protocolo describe la construcción de matrices de microelectrodos hechas a medida para registrar potenciales de campo locales in vivo de múltiples estructuras cerebrales simultáneamente.

Construcción de microelectrodos de potencial de campo local para grabaciones in vivo de múltiples estructuras cerebrales simultáneamente

Se propone un sistema de registro electroencefalográfico de bajo costo combinado con una bobina de tamaño milimétrico para impulsar la estimulación magnética transcraneal del cerebro del ratón in vivo. Utilizando electrodos de tornillo convencionales con un sustrato de matriz de múltiples electrodos flexible hecho a medida, se puede llevar a cabo la grabación multisitio desde el cerebro del ratón en respuesta a la estimulación magnética transcraneal.

Sistema de registro electroencefalográfico de bajo costo combinado con una bobina de tamaño milimétrico para estimular transcranealmente el cerebro del ratón in vivo

Este protocolo describe el uso de un dispositivo de registro y electrodos diseñados a medida para registrar los potenciales de campo local e investigar el flujo de información en el hipocampo y la corteza prefrontal del ratón.

Registros extracelulares duales en el hipocampo y la corteza prefrontal del ratón

Aprende a construir un cabezal preamplificador de bajo coste para grabación y estimulación neural simultáneas en animales despiertos. Este método permite obtener registros fiables de potenciales de campo local en la rata.

Diseño y construcción de un cabezal rentable para la estimulación simultánea neural y de grabación en el laberinto de agua

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