Nous présentons la construction d’un hyperdrive 3D-imprimable avec dix-huit tétrodes réglables indépendamment. L’hyperdrive est conçu pour enregistrer l’activité cérébrale en comportement librement des rats sur une période de plusieurs semaines.
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Nous présentons la construction d’un hyperdrive 3D-imprimable avec dix-huit tétrodes réglables indépendamment. L’hyperdrive est conçu pour enregistrer l’activité cérébrale en comportement librement des rats sur une période de plusieurs semaines.
Surveiller les patrons d’activité d’une importante population de neurones au cours de plusieurs jours chez l’animal éveillé est une technique dans le domaine des neurosciences des systèmes. Un élément clé de cette technique consiste le positionnement précis des électrodes multiples dans les régions du cerveau désiré et le maintien de leur stabilité. Nous décrivons ici un protocole pour la construction d’un hyperdrive 3D-imprimable, qui comprend dix-huit tétrodes réglables séparément et qui est spécialement conçue pour in vivo enregistrement neuronal extracellulaire en comportement librement des rats. Les tétrodes attachés aux microdrives peuvent soit être individuellement avancés dans plusieurs régions du cerveau le long de la piste, ou peuvent être utilisés pour placer un tableau des électrodes dans une zone plus petite. Les tétrodes multiples permettent l’examen simultané d’action potentials de quelques dizaines de neurones individuels, ainsi que les potentiels de champs locaux de populations de neurones dans le cerveau au cours de comportement actif. En outre, la conception fournit pour la 3D plus simple rédaction des logiciels qui peuvent facilement être modifiés pour différents besoins expérimentaux.
Dans le domaine des neurosciences des systèmes, les scientifiques étudient les corrélats neurones sous-tendant les processus cognitifs tels que la navigation spatiale, la mémoire et prise de décision. Pour ces types d’études, il est essentiel de surveiller l’activité de neurones individuels nombreux pendant le comportement animal. Ces dernières décennies, deux progrès importants ont été réalisés pour répondre aux besoins expérimentaux pour enregistrement neuronal extracellulaire en petits animaux1,2,3. Tout d’abord le Θlaboration de la tétrode, un faisceau de quatre microfils utilisé pour enregistrer l’activité neurale des neurones simultanément1,2,4. Les amplitudes de signal différentiel d’activité à travers les quatre canaux d’une tétrode permet l’isolement de l’activité de neurones individuels de plusieurs cellules simultanément enregistré5. En outre, la souplesse de la microfils permet une plus grande stabilité de la tétrode réduisant au minimum le déplacement relatif entre la tétrode et la population de cellules cibles. Tétrodes sont maintenant largement utilisés au lieu d’une seule électrode pour de nombreuses études de cerveau chez diverses espèces, y compris les rongeurs1,2,6, primates7et insectes8. Deuxièmement l’élaboration d’un hyperdrive transportait des tétrodes indépendamment mobiles multiples, qui permet le contrôle simultané de l’activité neuronale de plus grandes populations de neurones provenant de plusieurs emplacements d’enregistrement3, 9,10,11,12.
La disponibilité d’un appareil d’enregistrement multi-tétrode fiable et abordable pour les petits animaux est limitée. L’hyperdrive classique, initialement développé par Bruce McNaughton13, a été utilisée avec succès pour des enregistrements neurones en comportement librement des rats dans nombreux laboratoires dans les dernières deux décennies9,10,14, 15. Toutefois, pour des raisons techniques, les composants originaux nécessaires pour construire le lecteur McNaughton sont désormais très difficiles à obtenir et ne sont pas compatibles avec les interfaces d’acquisition de données récemment améliorée. L’autre conception bien acceptée d’hyperdrive nécessite les microdrives d’être individuellement à la main, qui pourrait donner des résultats incohérents et consomment beaucoup de temps,12. Afin d’enregistrer l’activité neurale provenant de diverses régions du cerveau chez les rats se comporter, nous avons développé un nouvel hyperdrive utilisant la technologie stéreolithographie. Nous avons cherché à satisfaire aux exigences suivantes : (1) l’hyperdrive nouvelle doit permettre un déplacement précis des tétrodes dans le cerveau et fournir enregistrement stable de plusieurs régions cibles ; (2) l’hyperdrive nouvelle doit être compatible avec le système quickclip magnétiques récemment mis au point pour permettre une connexion facile ; et (3) le nouveau hyperdrive peut être fidèlement reproduit avec des matériaux facilement disponibles. Ici, nous fournissons une technique pour la construction de l’hyperdrive 3D-imprimable contenant dix-huit tétrodes indépendamment mobiles, basées sur la conception de McNaughton. Dans le protocole, nous décrivons les détails du processus de fabrication de l’hyperdrive nouvelle, que nous avons utilisée avec succès à des potentiels d’action simples-neurone Records et potentiels de champs locaux du cortex entorhinal postrhinal et médial au cours des semaines dans un librement se comporter de rat au cours des tâches de recherche de nourriture naturelles.
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1. des modèles 3D, la stéréolithographie
2. préparation des accessoires (Figure 2).
3. préparation des composantes Hyperdrive (Figure 3).
4. montage de l’hyperdrive (Figure 4).
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Nous avons utilisé un hyperdrive nouvellement construite afin d’obtenir des résultats de l’étude. Le lecteur était équipé de tétrodes construits à partir d’ø 17 µm (0,0007"), fil enduit de polyimide platine iridié (90 % - 10 %). Les conseils des tétrodes ont été cultivées en platine noir solution pour réduire les impédances d’électrode à entre 100 et 200 kΩ à 1 kHz. L’hyperdrive fut implanté à 4,6 mm à gauche de la ligne médiane et 0,5 mm antérieure du sinus transverse sur le crâne d’un 5...
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Nous décrivons ici le processus de construction d’un hyperdrive nouvellement développé composé de dix-huit tétrodes indépendamment mobiles. Le lecteur peut être construit de pièces abordables achetées dans de nombreux magasins de matériel disponibles, combinées avec les composants créés par stéreolithographie impression. L’hyperdrive peut être chroniquement implanté sur le crâne d’un rat à l’aide de procédures chirurgicales standards et est capable d’enregistrer l’activité neuronale extracellulaire tandis que l’animal ef...
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Les auteurs n’ont rien à divulguer.
Nous remercions le laboratoire Moser au Kavli Institute for neurosciences des systèmes et Centre Neural Computation, Norwegian University of Science and Technology, pour la chronique neural recensant des procédures chez le rat. Ce travail a été soutenu par les NIH grant NS098146 R21 et humaine Frontier Science programme à long terme bourse LT000211/2016-L à L. Lu.
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| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| Baguette de soudage | Blue Demon | ER308L-035-01T | Acier inoxydable, 0,035" de diamètre |
| Vis | McMaster | 91771A060 | Acier inoxydable, tête plate, 0-80 ; fil, ; 5/8" ; en longueur |
| Vis | McMaster | 91772A051 | Acier inoxydable, tête cylindrique, 0-80 ; fil, ; 5/32" ; en longueur |
| Vis | McMaster | 92196A056 | Acier inoxydable, tête à douille, 0-80 ; fil, ; 5/16" ; en longueur |
| Vis | McMaster | 92196A055 | Acier inoxydable, tête à douille, 0-80 ; fil, ; 1/4" ; en longueur |
| Vis | McMaster | 95868A131 | Nylon, tête creuse, 2-56 ; fil, ; 3/16" ; en longueur, noir |
| Écrou à vis | McMaster | 90730A001 | Acier inoxydable, hexagonal étroit, ; 0-80 ; filetage |
| Vis à épaulement | McMaster | 90298A213 | Acier inoxydable, filetage 8-32, 3/16 » de diamètre, 1/4 » de longueur |
| Vis boisseau | McMaster | 92313A105 | Acier inoxydable, filetage 4-40, longueur 3/16 |
| Vis à oreilles | McMaster | 94323A592 | Nylon, 8-32 ; fil, ; 3/8" ; en longueur, noir |
| Magnet | Apex | M3X1MMDI | Néodyme, disque de 3 mm X 1 mm |
| Tubes métalliques | Petites pièces | B00137QHNS | Acier inoxydable, calibre 23, 0,0253 » OD, 0,013 » ID, 0,006 |
| Tubes métalliques | New England Petit tube | Acier inoxydable sur mesure | , calibre 30, 0,012/0,0125 » OD, 0,007/0,008 » ID, entièrement dur |
| Gaine thermorétractable | McMaster | 7856K72 | 0,09 po ID avant rétrécissement, bleu |
| Tube en silicone | A-M Systems | 807300 | 0,040 po ID, 0,085 po OD |
| Tube en polyimide | A-M Systems | 823400 | 0,0045 po ID, 0,0005 po |
| mural Fil de terre | A-M Systems | 791500 | 0,005 po nu, 0,008 po enduit, demi-dur |
| Fil tétrode | California Fine Wire | Sur mesure | 0,0007" de diamètre, platine-iridium (90 %-10 %), revêtement HML et VG |
| EIB | Neuralynx | EIB-72-QC-Large | |
| Goupilles dorées | Neuralynx | grandes goupilles EIB | |
| Tap | Balax Balax | 01302-000 | M1.2 Taille de |
| filetage Robinet | McMaster | 2522A811 | Taille de filetage 0-80, |
| Taraud | de fond McMaster | 2522A771 | 0-80 filetage, bouchon |
| Robinet | McMaster | 26955A94 | 3/8"-24 ; taille du filetage, |
| robinet | McMaster | 2522A713 | 2-56 ; taille de |
| filetage Taraud | McMaster | 2522A715 | 4-40 ; taille de |
| filetage Taraud | McMaster | 2522A718 | 8-32 ; taille du filetage |
| Matrice | McMaster | 2576A457 | 3/8"-24 ; taille du filetage, 1 |
| OD Foret | McMaster | 30585A82 | Calibre du fil ; 65, ; 0,035" de diamètre |
| Mèche | McMaster | 30585A83 | Calibre du fil ; 66, ; 0,033" de diamètre |
| Mèche | McMaster | 30585A87 | Calibre de fil ; 70, ; 0,028" de diamètre |
| Mèche | McMaster | 30585A88 | Calibre de fil ; 71, ; 0,026" de diamètre |
| Mèche | McMaster | 30585A91 | Calibre de fil ; 73, ; Mèche de 0,024 po de diamètre |
| McMaster | 8870A23 | 3/16 po. disque | |
| Dremel | Wagner | 31M | Diamanté, 22 mm de diamètre, 0,17 mm d’épaisseur |
| Fil d’acier | Precision Brand | 21212 | 0,012 » de diamètre, entièrement dur |
| Fil d’acier | Precision Brand | 21007 | 0,007 » de diamètre, entièrement dur |
| Fil d’acier | A-M Systems | 792700 | 0,003 » de diamètre, demi-dur |
| Super colle | Loctite | LT-40640 | # 406 |
| Super colle | Loctite | LT-41550 | # 415 |
| Poudre acrylique dentaire ; | Teets | 223-3773 | |
| Coral Dental acrylic liquid | Teets | 223-4003 |
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