Conception et construction d'un Headstage rentable pour la stimulation neuronale et enregistrement simultanés dans le labyrinthe de l'eau

Cette vidéo montre une procédure de construction d’un système de préamplificateur d’étage supérieur, qui enregistre et stimule simultanément des électrodes chroniques et implantées chez des animaux éveillés. Tout d’abord, une carte de circuit imprimé est conçue pour un étage supérieur avec 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 à la carte de circuit imprimé et les connecteurs de l’étage de tête et du câble d’attache sont construits pour fournir une interface entre l’étage de tête et l’implant de l’animal. En l’absence de connexions lâches dans le système, des enregistrements fiables du potentiel de terrain local peuvent être obtenus à partir de l’hippocampe du rat. Le principal avantage de cette technique par rapport aux méthodes existantes telles que l’achat d’un système d’amplification de tête disponible dans le commerce est que cette méthode peut être moins chère de plusieurs milliers de dollars et facilement personnalisable pour des expériences de stimulation et d’enregistrement spécifiques.

Parce que cette méthode permet l’enregistrement et la stimulation simultanés du cerveau qui se comporte, elle peut aider à identifier et à contrôler les mécanismes neuronaux de la cognition. À leur tour, ces méthodes peuvent finalement aider à améliorer la fonction et à traiter les troubles cérébraux chez les personnes. Le système de préamplificateur de tête à faible coût présenté dans cette vidéo permet l’enregistrement neuronal et la stimulation simultanés et peut être rendu étanche pour une utilisation avec des animaux nageurs.

Un système complet se compose des composants suivants, une carte de circuit intégré conçue par ordinateur avec quatre canaux d’enregistrement et deux canaux de stimulation. Des broches dorées relaient les signaux cérébraux à la tête et les signaux de stimulation au cerveau par des connecteurs séparés sur la scène de la tête de l’animal. Un câble d’attache et un connecteur relaient les canaux d’enregistrement et de stimulation par l’intermédiaire d’un collecteur collecteur vers un poste de travail de physiologie informatisé.

Il existe deux formes d’étanchéité : sur la scène de tête et sur le circuit intégré. Jetons maintenant un coup d’œil à la conception et à l’aménagement de la scène de tête à l’aide d’un progiciel de CAO disponible dans le commerce. Une carte de circuit imprimé intégrée avec quatre suiveurs de source de gain unitaire et deux canaux de stimulation de passage est conçue Tout d’abord, créez des coussinets de connexion des deux côtés pour les connecteurs à broches sur l’attache et la connexion animale.

Un amplificateur opérationnel à quatre FET peut accepter jusqu’à quatre canaux d’entrée plus moins. Deux lignes électriques sont nécessaires, chacune pouvant être connectée aux incendies au sol. Condensateurs 0,1 micro ferré pour éviter d’éventuelles oscillations induites dans les amplificateurs opérationnels.

Pour créer un circuit d’amplificateur à gain unitaire, acheminez le signal dans l’entrée positive de l’amplificateur opérationnel, puis reconnectez la sortie à l’entrée inverseuse. Ajoutez ensuite des résistances de 10 méga ohms en série avec l’entrée positive à la terre pour les canaux de stimulation. Posez des traces de passage reliant les sorties aux entrées à l’aide de VS.To guidez les pistes vers l’autre couche de l’alésage et retour.

Enfin, créez une grande plaque de mise à la terre sur la couche arrière pour relier tous les vias qui sont destinés à la terre. La plaque de terre doit ensuite être connectée à la broche de terre, à l’attache et du côté de l’animal. Un seul étage de tête est conçu et le motif de conception est disposé sur une feuille plus grande de carte de circuit imprimé pour fournir de nombreux étages de tête à moindre coût.

Le fichier CAO est transmis au service de fabrication de cartes de circuits imprimés où des cartes double face à deux couches sont imprimées à l’aide de couches de cuivre supérieures et inférieures, tous les trous étant plaqués à travers les cartes. Utilisez du plomb d’étain, des traces plaquées solaires et des tampons qui correspondent aux stratifiés FR quatre standard de l’industrie. Les étages de tête individuels sont découpés dans la grande feuille de circuit imprimé carrelée et les composants électroniques sont connectés à l’énergie solaire.

Voyons maintenant comment connecter les composants électroniques. Commencez les préparatifs pour le soldat des composants électroniques en organisant les composants sur le circuit imprimé pour les préparer au soldat. Placez une petite quantité de vendu sur le tampon de plomb d’étain à souder et approchez la pointe du fer à repasser pour la faire fondre dans un cerf.

Le soldat au soldat de la plate-forme, les condensateurs, d’abord les résistances ensuite, puis les amplificateurs opérationnels. Parce que les amplis opérationnels peuvent être détruits par surchauffe, c’est un pistolet de soldat à chaleur variable, et la chaleur la plus basse nécessaire pour faire fondre le soldat. Il est préférable de minimiser le temps de chauffage utilisé pour faire un bon joint de soldat.

Nous trouvons pratique de créer un petit réservoir ou soldat qui s’écoule dans le tampon d’empreinte en appliquant du soldat le long des traces de communication ou d’alimentation. Utilisez maintenant un O-mètre pour tester que la résistance aux bornes des résistances correspond à la valeur attendue. Inspectez attentivement chaque plate-forme pour vous assurer qu’aucun soldat ne relie ou ne ponte les plates-formes adjacentes.

S’il y a un pont de soldat ici pour faire fondre le soldat et utilisez une pince à épiler pour casser le pont. Voyons maintenant comment assembler et fabriquer des interfaces tether. Tout d’abord, insérez un morceau de tube hypodermique de calibre 19 dans l’un des ports inutilisés de la prise A BS à neuf broches pour le support mécanique.

Coupez six morceaux de fil magnétique isolé de deux centimètres de long pour connecter les broches femelles et phénol à la prise A BS. Maintenant, à l’aide d’une petite quantité d’épaule dans chaque broche, chauffez la goupille de la pointe à l’épaule des broches femelles sur le fil magnétique. Positionnez les broches milax femelles mâles sur les coussinets du côté attache de l’étage de tête et pressez les broches sur le PCB pour assurer un ajustement sous pression.

Ensuite, j’ai vendu chaque goupille à chaque tampon dans l’ordre. Ensuite, positionnez l’écrou annulaire sur le connecteur de l’implant neural et poussez toutes les broches femelles dans les fentes souhaitées sur la base en plastique. Appliquez de la colle acrylique sur le dessus du connecteur de prise A BS et fixez-le à la base de l’étage de tête.

Enfin, collez le tube de calibre 19 sur le côté attache de l’étage de tête pour le soutenir. Voyons maintenant comment imperméabiliser l’étage de tête pour imperméabiliser l’étage de tête au cas où l’ensemble du circuit intégré et toutes les surfaces métalliques exposées avec cinq minutes d’époxy. Comptez cinq à 10 minutes pour le durcissement initial et 60 minutes pour le durcissement permanent.

Appliquez du mastic post-attaque sur la surface des neuf broches d’une douille BS autour des broches femelles dépassant de l’extrémité de l’animal. Pour une étanchéité maximale, la prise A BS et une fiche BS doivent être accouplées et la bague doit être serrée. Enroulez une petite bande de film para autour de l’interface pour éviter que l’eau n’entre en contact avec les connecteurs à broches.

Nous allons maintenant montrer quelques résultats représentatifs présentés ici. Comme exemple d’enregistrement réussi. Un bon enregistrement suivra un signal source d’entrée sans couper pendant le mouvement.

Pour une bonne référence sur l’électrophysiologie ou LFPS, reportez-vous à la citation deux. Lors du passage d’un courant dans un canal d’entrée particulier, l’utilisateur doit s’assurer qu’il n’y a pas de diaphonie du signal dans les canaux adjacents. Cela peut être fait en faisant passer le signal à travers chaque canal et en testant la sortie de tous les autres canaux.

S’il y a diaphonie entre les canaux, veuillez vous référer à l’article de référence trois pour des suggestions utiles. L’utilisateur peut souhaiter que la scène de tête soit positionnée à plat sur la tête de l’animal ou avec des canaux supplémentaires. Nous avons réussi à fabriquer de tels étages de tête avec des canaux et des configurations supplémentaires Une fois maîtrisés.

Cette technique peut être réalisée à la manière d’une chaîne de montage pour construire plusieurs étages de tête en même temps afin que nous puissions établir la reproductibilité et fournir une sauvegarde rapide pour les étages de tête endommagés. Cette procédure peut être utilisée en combinaison avec d’autres méthodes telles que la perfusion ciblée de médicaments ou la stimulation optogénétique pour étudier comment différents neurotransmetteurs et neuromodulateurs contribuent aux mécanismes cérébraux de la mémoire. Et nous avons utilisé cette combinaison de techniques pour enregistrer et modifier les rythmes cérébraux dans l’hippocampe du rat, ce qui prédisait les performances de la mémoire.