Name: Conception et construction dun Headstage rentable pour la stimulation neuronale et enregistrement simultanés dans le labyrinthe de leau (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2010-10-13T17:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 9 s
Description: Apprenez à construire un headstage économique pour l'enregistrement et la stimulation neuronales simultanés chez les animaux éveillés. Cette méthode personnalisable offre des économies significatives par rapport aux systèmes commerciaux.

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Nous tenons à remercier Justin Riceberg d&#39;assistance technique dans le test du headstage. Ce travail a été soutenu en partie par les Instituts nationaux de Santé des subventions MH65658, MH073689, et F30-01A1 AG034003, et la Mount Sinai School of Medicine.

1. Conception Headstage et aperçu de fabrication Un headstage complété pré-amplificateur du système comprend les composants suivants: <ol><li> Un ordinateur conçu circuit intégré à quatre canaux d'enregistrement et de deux canaux de stimulation. </li><li> Les électrodes qui transmettent les enregistrements et les canaux de stimulation pour les connecteurs appropriés sur la scène la tête des animaux. </li><li> Un câble d'attache et d'interface qui relaie l'enregistrement et la stimulation des canaux d'un collecteur à bagues. </li><li> Deux formes d'étanchéité sur la scène la tête et sur le circuit intégré. </li></ol> 2. Conception et Mise en forme du Headstage Nous avons conçu un circuit imprimé intégré avec 4 suiveurs source et 2 passent par les canaux de stimulation en utilisant un logiciel de CAO disponibles dans le commerce paquet (www.expresspcb.com). Un headstage est conçu, et le modèle de conception est carrelé sur une grande feuille de circuits pour fournir de nombreux headstages à un coût inférieur. Le fichier CAO est transmis à la carte de circuit imprimé (PCB) de services de fabrication où recto-verso, deux planches sont imprimées en utilisant la couche couches de cuivre en haut et en bas avec tous les trous métallisés. Les conseils utilisent étain / plomb traces plaqués et plaquettes qui correspondent aux standards de l'industrie FR-4 stratifié. Le CCP peut être commandé et livré le jour ouvrable suivant. Headstages individuels sont coupés de la feuille de PCB de grandes tuiles et composants électroniques sont reliés avec de la soudure. Un exemple de schéma de l'headstage utilisé dans ce protocole est illustré (Figure 1). S'il vous plaît voir le site Web du fabricant pour des instructions détaillées et des conseils sur la conception d'un PCB. 3. Préparation et souder des composants électroniques Tous les composants électroniques utilisés dans ce protocole sont de la montagne de périphérique de surface (SMD) de type. L'empreinte de chaque type de périphérique (résistance, condensateur, etc) a été choisie pour minimiser l'espace perdu sur la headstage, mais plus de composants CMS peuvent être utilisées si nécessaire. <ol><li> Organiser vos composants sur le circuit et les préparer pour la soudure. </li><li> Placer une petite quantité de soudure sur le pavé étain / plomb à souder et mettre la pointe de la clôture de fer à souder pour faire fondre et adhérer la soudure au pad. </li><li> Souder les premiers condensateurs, résistances suivant, puis les amplificateurs opérationnels. </li><li> Les amplis op-peut être détruit par un chauffage plus. Nous avons utilisé un pistolet thermique variable de la soudure et le plus bas de la chaleur nécessaire pour faire fondre la soudure. Minimisez le temps de chauffage utilisé pour faire une bonne soudure. Nous avons trouvé utile de créer un petit réservoir de soudure qui se jette dans le pavé empreinte en appliquant la soudure le long de la trace de communication ou d'alimentation. </li><li> Test de la résistance que les résistances au sein de votre rencontre à la valeur attendue aide d'un ohmmètre. </li><li> Inspectez chaque pad en étroite collaboration afin de s'assurer qu'aucune soudure est de connecter ou de combler bloc adjacent. S'il ya un pont de soudure, la chaleur et faire fondre la soudure et d'utiliser une pince à rompre le pont. </li></ol> 4. Fabrication et le montage des interfaces d'implant et Tether <ol><li> Insérez un tube 23 hypodermiques Ga dans l'un des ports inutilisés du socket 9pin ABS pour le support mécanique. </li><li> Coupez six morceaux de 1 cm de longueur de fil magnétique isolé pour connecter les broches femelles Amphenol à la prise de l'ABS. </li><li> Soudez les broches femelles au fil magnétique en utilisant une petite quantité de soudure dans chaque goupille, et en chauffant l'épingle de la pointe. </li><li> Soudez l'autre extrémité de chaque fil magnétique dans les sockets ABS. </li><li> Position du mâle - femelle sur broches MillMax les patins sur le côté d'attache de l'headstage, et presser les broches sur le PCB pour assurer un ajustement de pression. Puis, souder chaque broche à chaque pad dans l'ordre. </li><li> Position de la bague sur le connecteur d'implants neuronaux et pousser toutes les broches femelles dans les fentes désiré sur la base en plastique. </li><li> Appliquez de la colle acrylique (Krazy Glue) pour le haut de la prise du connecteur ABS et le fixer à la base de la headstage. Collez le tube 23Ga au côté d'attache de l'headstage de soutien. </li></ol> 5. Imperméabilisation du Headstage <ol><li> Pour imperméabiliser le headstage, envelopper l'ensemble du circuit intégré et des surfaces métalliques exposées avec 5 époxy minute. Permettez 5-10 minutes pour le séchage initial, et 60 minutes pour le séchage des permanents. </li><li> Mastic Tack affiche devrait être appliqué à la surface de la prise 9 broches ABS autour des broches femelles en saillie de la fin des animaux. </li><li> Pour l'imperméabilisation maximale, la prise et la fiche ABS ABS devrait être accouplés et l'écrou doit être serré. Une petite bande de parafilm doit être enroulé autour de l'interface pour empêcher l'eau de contacter l'connecteurs à broches. </li></ol> Les secrets du succès <ol><li> Lors de la soudure de l'amplificateur opérationnel, ne pas surchauffer l'emballage plastique. S'il yabrûle visible ou de fusion, retirez le ampli-op et de le remplacer. L'application trop de chaleur peut endommager l'ampli op sans fondre visibles. Test de chaque canal avec un générateur de fonction après la soudure. </li><li> Assurez-vous qu'il n'ya pas de connexions errants ou des ponts de soudure sur le headstage. Soudez la mèche peut être utilisée pour supprimer des composants ou errants soudure. </li></ol> 6. Les résultats représentatifs Un bon enregistrement suivra une source de signal d'entrée sans couper dans et hors pendant le mouvement. Pour tester la headstage, l'utilisateur doit utiliser un générateur de fonctionner comme une entrée pour chaque broche d'enregistrement et d'évaluer les formes d'onde à l'extrémité de sortie max Moulin-tête. Physiquement déplaçant le headstage ne devrait pas influencer la forme des courbes enregistrées. <img src="/files/ftp_upload/2155/2155fig1.jpg" alt="Figure 1" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Figure 1"> Figure 1. Vue schématique (A) de la couche supérieure du circuit imprimé (PCB). Les lignes rouges indiquent des traces de cuivre. Les lignes jaunes indiquent option couche de sérigraphie pour le positionnement des pièces électroniques. On voit ici le placement amplificateur opérationnel (central carré jaune), des résistances (petits carrés jaunes) et les condensateurs (petits carrés jaunes). (B) Vue schématique de la couche de fond de PCB. Lignes vertes indiquent des traces de cuivre. Grand espace vert remplie représente la plaque au sol. Un fichier de modèle de ce schéma est fourni en téléchargement.

<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>

Eau labyrinthe base des tâches comportementales fournir des outils efficaces pour sonder les capacités des animaux et des représentations cognitives en temps réel 1. L&#39;utilisation de matériaux légers et le coût des préamplificateurs headstage efficace est particulièrement critique dans les applications de neurophysiologie comportementale impliquant le labyrinthe d&#39;eau. Parce s&#39;échapper l&#39;eau froide fournit une motivation intrinsèque pour les animaux dans ces tâches, leur comportement peut être...

<table><tbody><tr><td>Circuit imprimé intégré sur mesure</td><td>ExpressPCB.com</td><td>Sur commande</td><td>PCB double face à 2 couches</td></tr><tr><td>Résistances CMS</td><td>Mouser Electronics</td><td>RK73B1JTTDD156J</td><td>1/10 W, 15 MΩ, 0603, film épais</td></tr><tr><td>Condensateurs CMS</td><td>Newark Inc</td><td>0402YD104KAT2A</td><td>0,1 µF (0402)</td></tr><tr><td>Amplificateur opérationnel CMS (quad FET)</td><td>Mouser Electronics</td><td>595-TLC2274AIPW</td><td>Quad FET - faible bruit</td></tr><tr><td>Connecteur ABS 9 broches</td><td>Ginder Scientific</td><td>GS09SKT-220</td><td>Pour connexion à l'animal</td></tr><tr><td>Embout ABS 9 broches</td><td>Ginder Scientific</td><td>GS09PLG-220</td><td>À implanter chez l'animal</td></tr><tr><td>Écrou à bague en Delrin noir</td><td>Ginder Scientific</td><td>GS09BDN-220</td><td></td></tr><tr><td>Écrou de capuchon en Delrin noir</td><td>Ginder Scientific</td><td>GS09BDC-220</td><td>Pour protéger l'implant de l'animal&amp;rsquo;s</td></tr><tr><td>Broches Amphenol (mâles)</td><td>Ginder Scientific</td><td>220-P02</td><td></td></tr><tr><td>Broches Amphenol (femelles)</td><td>Ginder Scientific</td><td>220-S02</td><td></td></tr><tr><td>Époxy 5 minutes</td><td>Devcon Inc.</td><td>S-208 / 20845</td><td></td></tr><tr><td>Pâte adhésive Poster Tack</td><td>Elmer&amp;rsquo;s</td><td>026000015318</td><td></td></tr><tr><td>Soudure à âme résineuse</td><td>Radio Shack</td><td>64-009</td><td></td></tr><tr><td>Poste à souder</td><td>Weller</td><td>Pyropen WSTA6</td><td>(température réglable)</td></tr><tr><td>Pinces en métal</td><td>Fine Science Tools</td><td>Taille 5</td><td></td></tr><tr><td>Feuilles de Parafilm</td><td>American National Can</td><td>Parafilm 4&quot; x 250&amp;rsquo;</td><td></td></tr><tr><td>Fil émaillé</td><td>Belden</td><td>8052</td><td>Revêtement émaillé</td></tr><tr><td>Ampèremètre / Multimètre</td><td>Fluke Biomedical</td><td>77 Multimètre</td><td></td></tr><tr><td>Connecteurs doubles rangées Millmax</td><td>Mill-Max</td><td>575 - 002101</td><td>0,05&quot;</td></tr><tr><td>Tresse à dessouder</td><td>Chemtronics</td><td>7-10L</td><td>0,75 po</td></tr></tbody></table>

conception et construction d&#39;un headstage rentable pour la stimulation neuronale et enregistrement simultanés dans le labyrinthe de l&#39;eau

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

Préamplificateurs Headstage et les adeptes de source sont couramment utilisées pour étudier l&#39;activité neuronale dans des expériences de neurophysiologie comportementale. Disponible produits commerciaux sont souvent coûteux, pas facile à personnaliser, et non submersible. Nous décrivons ici une méthode pour concevoir et construire un sur mesure, headstage circuit intégré pour simultanée de 4 canaux d&#39;enregistrement neuronal et 2 canaux de simulation en éveil, les animaux se comportent. Le headstage est conçu en utilisant un libre, forfait disponible dans le commerce de conception CAD-type, et peuvent être facilement modifiés pour s&#39;adapter à différentes échelles (par exemple pour ajouter des chaînes). Une carte de circuit imprimé personnalisé est construit en utilisant les résistances à montage en surface, des condensateurs et des amplificateurs opérationnels pour construire le gain d&#39;unité source suiveuse circuit. Le headstage est imperméable à l&#39;eau avec une combinaison de résine époxyde, parafilm et un mastic caoutchouc synthétique. Nous avons utilisé avec succès ce dispositif pour enregistrer les potentiels de champ local et stimuler différentes régions du cerveau simultanément via des canaux indépendants chez les rats de nager dans un labyrinthe d&#39;eau. Le coût total est &lt;30/unit $ et peut être fabriqué facilement.

Nous présentons une méthode à faible coût pour concevoir et construire un headstage la lumière pré-amplificateur du système avec enregistrement simultané de neurones et de la capacité de stimulation. Ce dispositif peut être imperméabilisé pour une utilisation chez les animaux de natation.

Conception et construction d&#39;un Headstage rentable pour la stimulation neuronale et enregistrement simultanés dans le labyrinthe de l&#39;eau

Les préamplificateurs de tête et les suiveurs de source sont couramment utilisés pour étudier l'activité neuronale dans le cadre d'expériences de neurophysiologie comportementale. Les produits commerciaux disponibles...

Ce vidéo montre une procédure permettant de construire un système d'amplification préalable de l'étage de tête, qui enregistre et stimule simultanément des électrodes implantées de façon chronique chez des animaux éveillés et en comportement. Tout d'abord, une carte de circuit imprimé est conçue pour un étage de tête comportant un nombre ciblé de canaux d'enregistrement et de stimulation. Deux exemples de circuits suiveurs de source sont présentés.Les composants électroniques sont ensuite vendus avec la carte de circuit, et les connecteurs du module de tête et du câble de raccordement sont assemblés afin de fournir une interface entre le module de tête et l'implant de l'animal. En l'absence de connexions lâches dans le système, des enregistrements fiables des potentiels de champ locaux peuvent être obtenus à partir de l'hippocampe du rat. Le principal avantage de cette technique par rapport aux méthodes existantes, comme l'achat d'un système amplificateur de module de tête disponible commercialement, est qu'elle peut coûter des milliers de dollars de moins et être facilement personnalisée pour des expériences spécifiques de stimulation et d'enregistrement.Étant donné que cette méth

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La conception, la fabrication et l'assemblage d'un microdrive ultra-léger motorisé est décrit. Le dispositif fournit une solution rentable et facile à utiliser pour les enregistrements chroniques d'unités simples dans les petits animaux au comportement.

Conception et montage d&#39;un Microdrive ultra-léger motorisé pour des enregistrements de neurones chroniques chez les petits animaux

Source : Moore, J. D., et al. Surveillance juxtacellulaire et localisation de neurones uniques au sein des structures cérébrales sous-corticales de rats alertes et retenus par la tête. J. Vis. Exp. (2015)Cette vidéo montre la méthode d’enregistrement et de coloration juxtacellulaire chez un rat atténué et éveillé. La procédure consiste à enregistrer les signaux des neurones et à injecter un colorant pour localiser précisément le site d’enregistrement. Cette technique permet une cartographie...

Enregistrement et coloration juxtacellulaires pour une cartographie précise de l’activité neuronale chez un rat éveillé 

Nous décrivons les protocoles pour la formation des rats pour les enregistrements électrophysiologiques chroniques dans des tâches cognitives entièrement automatisées sur une projection au sol Maze.

Tâches cognitives visuels automatisés pour l&#39;enregistrement de neurones activité en utilisant une projection au sol Maze

Navette boîte éviter l'apprentissage est bien établi en neuroscience comportementale. Ce protocole décrit comment navette boîte apprentissage chez les rongeurs peut être combiné avec microstimulation site spécifique électrique intracorticale (ICMS) et chronique simultanée dans les enregistrements vivo comme un outil pour étudier plusieurs aspects de l'apprentissage et de la perception.

Combiné navette-Box formation avec électrophysiologique Cortex enregistrement et la stimulation comme un outil pour étudier perception et l&#39;apprentissage

Un réseau sans fil, système bidirectionnel pour les neurones enregistrements multicanaux et la stimulation en comportement librement des rats est introduit. Le système est léger et compact, ayant ainsi un impact minimal sur le répertoire comportemental du animal´s. En outre, ce système bidirectionnel fournit un outil sophistiqué afin d’évaluer les relations causales entre les modèles d’activation de cerveau et le comportement.

Un réseau sans fil, Interface bidirectionnelle pour In Vivo d’enregistrement et la Stimulation de l’activité neuronale en comportement librement des Rats

Une nouvelle technique sans fil pour enregistrer les signaux neuronaux extracellulaires du cerveau des poissons rouges nageant librement est présentée. Le dispositif d'enregistrement est composé de deux tétrodes, un microdrive, un enregistreur de données neuronales et un boîtier étanche. Toutes les pièces sont faites sur mesure, sauf pour l'enregistreur de données et son connecteur.

Enregistrement électrophysiologique sans fil des neurones par les tetrodes mobiles dans les poissons nageant librement

Le protocole présenté ici fournit des informations sur l’électroencéphalographie (EEG) simultanée et l’évaluation comportementale en temps réel. Nous avons discuté de toutes les étapes impliquées dans ce protocole comme une solution attrayante pour les chercheurs dans de nombreux domaines des neurosciences, en particulier dans les domaines de l’apprentissage et de la mémoire.

Surveillance simultanée de l’électrophysiologie sans fil et du test comportemental de la mémoire comme outil pour étudier la neurogenèse de l’hippocampe

Le présent protocole décrit la construction de réseaux de microélectrodes sur mesure pour enregistrer les potentiels de champ local in vivo à partir de plusieurs structures cérébrales simultanément.

Construction de microélectrodes de potentiel de champ local pour des enregistrements in vivo à partir de plusieurs structures cérébrales simultanément

Un système d’enregistrement électroencéphalographique à faible coût combiné à une bobine de taille millimétrique est proposé pour stimuler la stimulation magnétique transcrânienne du cerveau de la souris in vivo. En utilisant des électrodes à vis conventionnelles avec un substrat multi-électrodes flexible sur mesure, l’enregistrement multisite peut être effectué à partir du cerveau de la souris en réponse à la stimulation magnétique transcrânienne.

Système d’enregistrement électroencéphalographique à faible coût combiné à une bobine de taille millimétrique pour stimuler transcrânalement le cerveau de la souris in vivo

Ce protocole décrit l’utilisation d’un appareil d’enregistrement conçu sur mesure et d’électrodes pour enregistrer les potentiels de champ locaux et étudier le flux d’information dans l’hippocampe et le cortex préfrontal de la souris.

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