A gran escala de grabación de las neuronas por medio de sondas de silicio móviles en comportarse roedores

Hola, Shane, soy Monty del laboratorio Bija. Hoy te voy a mostrar cómo usar sondas de silicio para realizar grabaciones electrofisiológicas de alta densidad de la actividad unitaria y del potencial de campo local en la rata despierta y en comportamiento. Te mostraré cómo fabricar un microimpulsor pequeño, fijar una sonda de silicio a él y luego implantar la sonda en el cerebro para grabaciones crónicas.

Este proceso es bastante sencillo, pero implica una serie de pasos. Así que comencemos. Aquí hay una pequeña colección de micropilas para ratas y ratones, que incluye múltiples alambres individuales, teros y sondas de silicio que hemos diseñado y fabricado a lo largo de los años.

Las sondas de silicio pueden fijarse a placas de circuito impreso rígidas o a cables flexibles de poliamida. Aquí le mostraremos cómo colocar esta sonda de cuatro brazos en una microbomba. Para preparar una bomba, necesitamos una placa de latón, una broca tamaño 55 y 65, una caja de roscar, una hilera única de conectores macho, un tornillo 0 0 90 y su tuerca correspondiente, un portabrocas y un destornillador.

El primer paso consiste en separar un conector de tres pines del cabezal. Extraiga suavemente el pin central, agrande un orificio perforándolo con una broca de tamaño 65. Luego corte una rosca utilizando la ta.

Corte dos piezas de la placa de latón. Limar los bordes de la placa con un taladro Dremel y hacer un agujero en el centro de ambas piezas utilizando una broca tamaño 55. El accionamiento se ensambla temporalmente de modo que las placas de latón toquen los pasadores; apriete ligeramente los tornillos para que el conjunto quede estable.

Los extremos de los pasadores sobresalen y luego se sueldan a las placas de latón. El microaccionamiento está casi listo; se afila un extremo sobresaliente del tornillo y se suelda dentro del tornillo. Ahora tenemos un microaccionamiento 2 extremadamente ligero.

El giro en sentido horario elevará el puente de plástico. La sonda de silicio puede fijarse al impulsor mediante dos componentes. Se tiene en cuenta el peso del elastómero de la guarda de seda.

Mezcle los componentes en una proporción de 10 a 1. Con un aplicador de algodón afilado, aplique esta protección al extremo superior de la sonda. Deje secar en un horno precalentado a 60 grados Celsius durante al menos dos horas.

Para asegurarse de que los sitios de grabación estén libres de cualquier residuo, es necesario limpiar las puntas. Prepare una dilución de cuatro personas del detergente contra. Deje que la sonda repose en el detergente a 63 grados Celsius durante al menos dos horas.

El detergente debe eliminarse enjuagando el electrodo mediante inmersiones repetidas en agua destilada antes de fijar el electrodo al impulsor. La impedancia de cada sitio de registro debe verificarse utilizando una cuchilla de afeitar. Realice múltiples ranuras en el puente para crear una superficie rugosa utilizando dos micromanipuladores.

El sonda se opone al puente del impulsor. Luego, el sonda se fija al puente con cemento adhesivo antes de la cirugía. Se preparan los electrodos de referencia y de tierra.

Con la punta soldada de un alambre de cobre aislado durante aproximadamente un milímetro. Usando una aguja, raspe la cabeza de un tornillo de acero inoxidable 0 0 90 y suelde el alambre de cobre a este. Tenga cuidado de evitar que la soldadura fluya hacia la ranura del tornillo.

Corte piezas trapezoidales de la malla de cobre. Estas piezas se ensamblarán para proteger la etapa de la cabeza. El instrumental quirúrgico y la preparación son los mismos que se utilizan en muchas cirugías de animales pequeños.

Tenga en cuenta que la cirugía mostrada en este video es solo para fines de demostración, con el propósito de lograr una visibilidad y filmación adecuadas. Varios pasos preparatorios, precauciones quirúrgicas y procedimientos postoperatorios no se muestran aquí. Consulte las guías adecuadas para cirugía en roedores.

Toda la cirugía se realiza bajo gas y anestesia utilizando condiciones sépticas. Después de la incisión cutánea en la línea media, se eliminan la piel y el periostio, y se limpia y seca el cráneo. Se miden la ubicación y la distancia entre bregma y lambda, de modo que las coordenadas X e Y de la posición se pueden determinar y marcar en el cráneo antes de abrirlo.

Para implantar la sonda, se introducen parcialmente varios tornillos en el hueso, tanto en la parte superior como en el lateral; también se preparan orificios por encima del um para insertar los electrodos. Múltiples tornillos son fundamentales para asegurar el cabezal al cráneo en experimentos crónicos a largo plazo. Mediante un pincel pequeño, aplique meta sobre el activador de dentina en toda la superficie del cráneo.

Luego, enjuáguelo con solución salina. A continuación, se aplica cuidadosamente una capa de cemento dental que cubre un grupo de eslabones de cadena. Luego, las cuatro aletas de cobre se fijan a este cráneo mediante el cemento adhesivo.

Ahora llegamos a la parte más crítica de la cirugía: la preparación del sitio de implantación de la sonda utilizando una broca de cabeza redonda. La perforación se realiza en varias etapas y el hueso se irriga frecuentemente con solución salina.

Se retira cuidadosamente el colgajo óseo y se irriga la superficie para eliminar la zura. Se necesitan dos instrumentos. El gancho preparado a partir de una aguja de insecto y una cuchilla afilada levantan y cortan el tejido, con pequeños sangrados que pueden resolverse mediante irrigación con solución salina.

Si ocurre una hemorragia importante o si el neocórtex se ve comprometido de alguna manera, se debe considerar finalizar la cirugía y preparar otro animal. Ahora estamos implantando la sonda de silicio. La sonda debe insertarse en un área libre de vasos sanguíneos mientras se aplica una ligera presión para controlar hemorragias menores.

La sonda se coloca aproximadamente un milímetro por encima del objetivo previsto. El to se cierra aplicando una mezcla caliente derretida de parafina y aceite mineral. La base del impulsor está en el cráneo de Cortes con cemento adhesivo.

La parte de conexión de la sonda se fija de manera similar al cráneo. La etapa final y crítica de la cirugía consiste en ensamblar unas aletas de malla de cobre en un cilindro protector alrededor de la sonda y del mecanismo de avance. El cilindro también sirve como blindaje eléctrico contra el ruido ambiental y los artefactos de onda lenta producidos por los vibrissas cargados.

En el animal en comportamiento, la altura se puede ajustar cortando el material sobrante. El cable del electrodo de referencia y las tierras se sueldan a los pines correspondientes del conector. La tierra también se suelda a la malla de cobre.

Las aletas de cobre se conectan mediante soldadura y se refuerzan con cemento. Al final de la cirugía, se vuelve a probar el movimiento del tornillo de accionamiento. Una etapa superior de la cabeza con un trozo recortado de un guante de goma tras los cuidados postoperatorios adecuados. Es un animal sano y cooperador que se ve muy bien al día siguiente.

Para permitir el movimiento libre del animal, recomendamos utilizar un cable ultraligero y ultraflexible de múltiples hilos. El cable delgado requiere un contrapeso mínimo y permite un movimiento sin restricciones. La calidad de la grabación se prueba cada día en la jaula de alojamiento.

La posición del sitio de registro se estima mediante los patrones de descarga de las unidades y la forma de los potenciales de campo locales. Nuestra película muestra la implantación de una sola sonda de silicona, pero es posible realizar registros en múltiples sitios utilizando varias sondas y dispositivos después de cierta práctica. También estamos utilizando dispositivos similares pero más pequeños para implantar sondas de silicona en el cerebro del ratón.

Por último, las grabaciones con sondas de silicio pueden combinarse eficazmente con la estimulación local de luz en tejido neural en experimentos optogenéticos. Gracias por ver.