À grande échelle d'enregistrement des neurones par des sondes de silicium mobiles à se comporter Rongeurs

Bonjour Shane, Monty du laboratoire Bija ici. Aujourd'hui, je vais vous montrer comment utiliser des sondes en silicium pour effectuer des enregistrements électrophysiologiques de haute densité de l'activité unitaire et du potentiel de champ local chez le rat éveillé et en comportement. Je vais vous montrer comment fabriquer un petit micro-actionneur, fixer une sonde en silicium dessus, puis implanter la sonde dans le cerveau pour des enregistrements chroniques.

Ce processus est assez simple, mais implique plusieurs étapes. Commençons donc. Voici une petite collection de micro-entraînements pour rats et souris, permettant le déplacement de fils uniques multiples, de têtes d'enregistrement (teros) et de sondes en silicium que nous avons conçus et fabriqués au fil des années.

Les sondes en silicium peuvent être fixées à des circuits imprimés rigides ou à des câbles flexibles en polyamide. Nous allons vous montrer ici comment fixer cette sonde à quatre branches sur un micro-actionneur. Pour préparer un actionneur, nous avons besoin d'une plaque en laiton, d'un foret de taille 55 et 65, d'un taraud, d'un connecteur à broches simple rangée, d'une vis 0 0 90 et de son écrou correspondant, d'un porte-foret et d'un tournevis.

La première étape consiste à détacher un morceau de trois broches de l'en-tête. Retirez délicatement la broche centrale, agrandissez un trou en le perçant avec un foret de taille 65. Ensuite, taillez un filetage à l'aide du ta.

Découper deux morceaux dans la plaque de laiton. Raboter les bords de la plaque à l’aide d’un perceuse Dremel, puis percer un trou au centre de chaque pièce avec un foret de taille 55. Assembler temporairement le mécanisme de manière à ce que les plaques de laiton touchent les broches, puis serrer délicatement les vis afin que l’ensemble devienne stable.

Les extrémités de la goupille sont ensuite soudées aux plaques en laiton. Le micro-entraînement est presque prêt : on lime une extrémité saillante de la vis et on la soude à la vis. Nous avons maintenant un micro-entraînement 2, extrêmement léger.

La rotation dans le sens horaire élèvera le pont en plastique. La sonde en silicium peut être fixée au support à l’aide de deux composants. Le poids de l’élastomère de protection en soie entre en jeu.

Mélangez les composants dans un rapport de 10 à 1. À l’aide d’un applicateur en coton aiguisé, appliquez cette protection à l’extrémité supérieure de la sonde. Laissez sécher dans une étuve préchauffée à 60 degrés Celsius pendant au moins deux heures.

Pour s'assurer que les sites d'enregistrement sont dépourvus de tout débris, il est nécessaire de nettoyer les embouts. Préparez une dilution du détergent contra à quatre personnes. Laissez la sonde tremper dans le détergent à 63 degrés Celsius pendant au moins deux heures.

Le détergent doit être rincé en trempant répétitivement la sonde dans de l'eau distillée avant de fixer la sonde au support. L'impédance de chaque site d'enregistrement doit être vérifiée à l'aide d'une lame de rasoir. Réalisez plusieurs rainures dans le pont pour créer une surface rugueuse en utilisant deux micromanipulateurs.

La sonde est placée en regard du pont de l'entraînement. La sonde est ensuite fixée au pont à l'aide d'un ciment adhésif avant la chirurgie. Les électrodes de référence mises à la terre sont préparées.

Étamez une extrémité d'un fil de cuivre isolé sur environ un millimètre. À l'aide d'une aiguille, grattez la tête d'une vis en acier inoxydable 0 0 90, puis soudez-y le fil de cuivre. Veillez soigneusement à empêcher tout étain de couler dans la gorge de la vis.

Découper des morceaux trapézoïdaux dans une grille en cuivre. Ces morceaux seront assemblés pour protéger l'étage de tête. Les instruments chirurgicaux et les préparatifs sont les mêmes que ceux utilisés dans de nombreuses chirurgies sur de petits animaux.

Veuillez noter que la chirurgie présentée dans cette vidéo est uniquement destinée à des fins de démonstration, pour assurer une visibilité et un tournage adéquats. Plusieurs étapes préparatoires, précautions chirurgicales et procédures postopératoires ne sont pas montrées ici. Veuillez consulter les lignes directrices appropriées pour la chirurgie chez les rongeurs.

Toute la chirurgie est réalisée sous anesthésie gazeuse et en conditions septiques. Après une incision cutanée médiane, la peau et le périoste sont retirés, puis le crâne est nettoyé et séché. L'emplacement et la distance entre bregma et lambda sont mesurés afin de déterminer les coordonnées X et Y de la proposition, qui peuvent être marquées sur le crâne avant son ouverture.

Pour l'implantation de la sonde, plusieurs vis sont vissées à moitié dans l'os, à la fois sur le dessus et sur le côté ; des trous sont également préparés au-dessus du crâne pour insérer les électrodes. Plusieurs vis sont essentielles pour fixer solidement le connecteur crânien au crâne lors d'expériences chroniques à long terme. À l'aide d'un petit pinceau, appliquez du meta sur l'activateur de dentine sur toute la surface du crâne.

Ensuite, rincez-le avec une solution saline. Puis, appliquez soigneusement une couche de ciment dentaire en recouvrant complètement l'équipage de la chaîne. Les quatre volets en cuivre sont ensuite fixés à ce crâne à l'aide du ciment adhésif.

Nous sommes maintenant arrivés à la partie la plus critique de l'intervention chirurgicale : la préparation du site d'implantation de la sonde à l'aide d'un foret à tête ronde. Le perçage s'effectue en plusieurs étapes et l'os est fréquemment irrigué avec une solution saline.

Le lambeau osseux est soigneusement retiré et la surface est irriguée pour éliminer la zura. Deux outils sont nécessaires. Le crochet préparé à partir d'une aiguille d'insecte et un scalpel fin permettent de soulever et de couper, avec peu de saignement, qui peut être résolu par une irrigation au sérum physiologique.

Si un saignement important survient ou si le néocortex est compromis de quelque manière que ce soit, on devrait envisager de mettre fin à la chirurgie et de préparer un autre animal. Nous implantons maintenant la sonde en silicium. La sonde doit être insérée dans une zone dépourvue de vaisseaux, tandis que le byline toisé résout les saignements mineurs.

La sonde est placée à environ un millimètre au-dessus de la cible prévue. L'ouverture est fermée en appliquant un mélange chaud et fondu de paraffine et d'huile minérale. Le fond du support est fixé au crâne de Cortes à l'aide d'un ciment adhésif.

La partie de connexion de la sonde est fixée de manière similaire au crâne. La dernière étape, cruciale, de la chirurgie consiste à assembler des volets en treillis de cuivre en un cylindre protecteur autour de la sonde et du mécanisme d'avancement. Ce cylindre sert également de blindage électrique contre le bruit environnemental et les artefacts d'ondes lentes produits par les vibrisses chargées.

Dans l'animal en activité, la hauteur peut être ajustée en coupant l'excès de matériau. Le fil de la référence à la masse est soudé aux broches appropriées du connecteur. La masse est également soudée au treillis de cuivre.

Les volets en cuivre sont reliés par soudure et renforcés avec du ciment. Le mouvement de la vis de commande est de nouveau testé à la fin de la chirurgie, avec une plateforme fixée au sommet du crâne et munie d’un morceau découpé dans un gant de caoutchouc après des soins postopératoires appropriés. Il s’agit d’un animal en bonne santé et coopératif qui se porte très bien le lendemain.

Pour permettre un mouvement libre de l'animal, nous recommandons d'utiliser un câble multibrin ultraléger et ultra souple. Le câble fin nécessite un contrebalancement minimal et autorise une mobilité sans restriction. La qualité de l'enregistrement est testée chaque jour dans la cage d'habitation.

La position du site d'enregistrement est estimée à partir des motifs de décharge des unités et de la forme des potentiels de champ locaux. Notre vidéo montre l'implantation d'une sonde en silicone unique, mais des enregistrements à sites multiples à l'aide de plusieurs sondes et supports peuvent être facilement réalisés après un peu d'entraînement. Nous utilisons également des supports similaires mais plus petits pour implanter des sondes en silicone dans le cerveau de la souris.

Enfin, les enregistrements à l’aide de sondes en silicium peuvent être efficacement combinés à une stimulation lumineuse locale du tissu nerveux dans des expériences d’optogénétique. Merci d’avoir regardé.