Électronique à maillage injectable pour des enregistrements stables d’un seul neurone dans le cerveau d’une souris

Commencez avec une souris anesthésiée avec un crâne exposé sur un cadre stéréotaxique et couvrez avec un champ chirurgical.

Percez des trous dans le crâne pour accéder au cerveau et fixez un substrat de serrage.

Montez une aiguille capillaire reliée à un pousse-seringue sur le cadre.

L’aiguille contient un tampon avec une sonde électronique maillée, une structure flexible comprenant une région de dispositif maillé connectée à des tampons d’entrée/sortie.

Positionnez l’aiguille à l’intérieur du cerveau. Injectez pour placer la région du dispositif de maille dans le tissu tout en rétractant l’aiguille jusqu’à ce qu’elle sorte du crâne.

Positionnez l’aiguille sur le substrat de serrage et éjectez les pads d’entrée/sortie.

Pliez les pastilles pour les fixer à une carte de circuit électronique.

Vérifiez le circuit terminé et isolez les connexions. Permettez aux neurones de se connecter à travers le maillage poreux.

Connectez le circuit à un système d’acquisition de données. Permettez à la souris de se comporter librement pour collecter des enregistrements stables d’un seul neurone.

Pour injecter de l’électronique maillée dans le cerveau d’une souris, utilisez une perceuse dentaire et un cadre stéréotaxique pour ouvrir une craniotomie aux coordonnées souhaitées sur le crâne. Ouvrez une deuxième craniotomie loin du site d’injection pour l’insertion d’une vis ou d’un fil de mise à la terre en acier inoxydable.

Ensuite, fixez un substrat de serrage au crâne avec du ciment dentaire. Une coupe d’environ 1 millimètre de large dans le substrat améliore la fiabilité de l’étape de pliage plus tard dans la procédure. Ensuite, montez le porte-pipette avec l’aiguille contenant l’électronique à maille dans le cadre stéréotaxique à l’aide d’une pince d’extrémité à angle droit. Fixez la sortie latérale du porte-pipette à une seringue de 5 millilitres fixée dans un pousse-seringue avec un tube capillaire de 0,5 à 1 mètre de long.

Ensuite, utilisez le cadre stéréotaxique pour positionner la pointe de l’aiguille à l’endroit de départ souhaité dans le cerveau. Positionnez la caméra de manière à ce que le haut de la sonde électronique à maille soit affiché à l’intérieur de l’aiguille de verre. Lancez le débit en réglant le pousse-seringue à basse vitesse et en appuyant sur Démarrer.

Augmentez lentement le débit si la sonde électronique à maille ne bouge pas à l’intérieur de l’aiguille. Lorsque la sonde électronique à maille commence à se déplacer à l’intérieur de l’aiguille, utilisez le cadre stéréotaxique pour rétracter l’aiguille à la même vitesse que celle à laquelle la sonde électronique à maille est injectée, en utilisant la position d’origine marquée de l’électronique à maille comme guide.

Continuez à faire couler du sérum physiologique et rétractez l’aiguille jusqu’à ce que l’aiguille soit sortie du crâne. Ensuite, arrêtez l’écoulement de la pompe à seringue. Dans cette procédure, utilisez le cadre stéréotaxique pour guider soigneusement l’aiguille vers le substrat de serrage du câble plat et flexible et à travers l’espace, en faisant couler la solution avec la pompe à seringue pour générer un relâchement dans les interconnexions électroniques du maillage.

Une fois que l’aiguille se trouve au-dessus du substrat de serrage et à travers l’espace, reprenez le flux à un rythme plus rapide pour éjecter les pastilles d’entrée/sortie de l’électronique de maillage sur le substrat de serrage. À l’aide d’une pince à épiler dans une pipette d’eau déminéralisée, pliez les pads d’entrée/sortie à un angle de 90 degrés, aussi près que possible du premier pad d’entrée/sortie.

Une fois que les pads d’entrée/sortie sont alignés, dépliés et à un angle de 90 degrés par rapport à la tige du maillage, séchez-les en place avec de l’air comprimé qui circule doucement. Coupez le substrat de serrage sur un bord droit à environ 0,5 à 1 millimètre du bord des tampons d’entrée/sortie.

Coupez également les parties superflues du substrat de serrage qui entraveront l’insertion dans le connecteur ZIF à 32 canaux monté sur circuit imprimé. Ensuite, insérez les pads d’entrée/sortie dans le connecteur ZIF du PCB et fermez le loquet. Utilisez l’électronique de mesure pour mesurer l’impédance entre les canaux et la vis de terre afin de confirmer la réussite de l’interface.

Si les valeurs d’impédance sont trop élevées, déverrouillez le connecteur ZIF, ajustez l’insertion et testez à nouveau jusqu’à ce que la connexion soit confirmée. Par la suite, couvrez le connecteur ZIF et les interconnexions électroniques à maille exposée avec du ciment dentaire pour la protection. Retournez le PCB au niveau de l’espace dans le substrat et fixez le PCB avec du ciment sur le crâne de la souris.

Pour des enregistrements en mouvement libre, relâchez la souris de la retenue après avoir inséré le circuit imprimé du préamplificateur et mis à la terre la vis de référence. Enregistrez pendant la durée souhaitée à l’aide du système d’acquisition de données pendant que la souris se comporte librement.