Conception et de fabrication de Ultralight Poids, réglables sondes multi-électrodes pour électrophysiologiques enregistrements chez la souris

L’objectif global de cette procédure est de concevoir et de construire un implant robuste et ultra léger avec des électrodes réglables indépendamment à partir de pièces disponibles dans le commerce qui peuvent être personnalisées pour cibler n’importe quelle région du cerveau et qui seraient facilement mises à l’échelle pour une utilisation dans une variété de petites espèces animales. Tout d’abord, la région cérébrale d’intérêt est identifiée et la disposition des électrodes d’enregistrement doit être cartographiée. Cela déterminera la conception du corps du disque et du fond du disque.

La deuxième étape consiste à créer le corps du variateur pour loger les micro-variateurs individuels, ainsi que les pièces supérieures, qui porteront les électrodes à l’aide d’un logiciel de travail solide. Ensuite, la pièce inférieure contenant les tubes de guidage pour les électrodes et un cône de blindage est préparée. La dernière étape consiste à assembler entièrement l’hypervariateur en insérant la pièce inférieure dans le corps du variateur, en construisant le micro-variateur individuel, en fixant la carte d’interface électronique et en chargeant les micro-disques avec des électrodes.

En fin de compte, l’hyperdrive est implanté et des enregistrements unitaires de plusieurs régions du cerveau peuvent être obtenus. En raison de la facilité avec laquelle l’hyperpropulsion peut être personnalisée et mise à l’échelle, elle profitera au nombre de chercheurs travaillant sur une variété différente de modèles animaux. Ainsi, avoir des implants robustes et légers nous permet d’obtenir des enregistrements d’ensemble neuronal stables et de se comporter librement avec des souris tout en effectuant des tâches psychophysiques.

Pour commencer la procédure, identifiez la région cérébrale d’intérêt. Dans notre cas, il s’agit du noyau latéral gent aux coordonnées AP moins 2,3 à moins 2,7 millimètres. Le LGN est le plus large et cette région est utilisée pour concevoir le fond du disque.

Ouvrez le logiciel de travail solide et sélectionnez le plan avant. Dessinez le profil 2D du variateur à l’aide de la fonction d’esquisse, qui comprendra les contours des poignées de base du variateur et des demi-fentes en polyamide. Assurez-vous que le contour ne contient pas d’espaces ouverts.

Ensuite, sélectionnez les plans avant et droit, puis cliquez sur Créer un axe. Cliquez ensuite sur la fonction de base du boss tournant. Sélectionnez le profil 2D bleu, puis faites pivoter le profil 2D autour de l’axe sur 360 degrés.

Pour créer la base du lecteur 3D, cliquez sur le store dans la direction un et entrez 360 degrés comme angle de rotation. Après cela, créez une demi-fente en polyamide en sélectionnant le contour en surbrillance et en utilisant la fonction de révolution pour faire pivoter le contour de 13 degrés autour de l’axe central. Ensuite, sélectionnez le contour des poignées et faites-le pivoter de 15 degrés autour de l’axe central pour créer la deuxième poignée d’entraînement.

À l’aide de la fonction de motif circulaire dans le menu des fonctions, cliquez sur motif circulaire et choisissez l’axe central comme axe de révolution. Sélectionnez 180 degrés comme angle et deux comme nombre d’instances, et assurez-vous que la première poignée est sélectionnée sous Caractéristiques à motif pour créer 16 demi-fentes en polyamide. À l’aide de la fonction de motif circulaire, sélectionnez la première demi-rainure en polyamide comme caractéristiques à motif.

Répétez le motif 16 fois en entrant 16 dans le nombre d’instances et 22,5 degrés dans l’angle. Définissez un nouveau plan en cliquant sur l’onglet Plan sous la géométrie de référence. Sélectionnez les deux côtés de l’une des fentes supérieures en polyamide pour créer un nouveau plan.

C’est dans cet avion que se trouve le réceptacle. Esquissez les contours circulaires du trou de vis et du trou en polyamide sur ce plan. Pour les rails anti-couple, définissez une ligne médiane entre les deux côtés des fentes supérieures en polyamide.

Ensuite, dessinez les rails anti-couple en créant deux cercles perpendiculaires à la ligne centrale qui centre notre rayon l’un de l’autre, puis en coupant les contours du milieu pour créer le réceptacle du micro-entraînement, y compris le trou de vis, le trou en polyamide et le rail anti-couple. Cliquez sur la base du bossage d’extrusion pour créer le rail anti-couple et choisissez une extrusion aveugle de 10 millimètres vers le haut et de deux millimètres vers le bas. Ajoutez ensuite des filets de 0,3 millimètre sur les bords à l’aide de la fonction de congé.

Pour augmenter encore la résistance du trou de vis et du trou en polyamide, cliquez sur extruder, couper et choisir aveugle. Coupes de trois millimètres pour descendre et quelques millimètres pour monter. Tracez ensuite le réceptacle du micro-entraînement 16 fois en utilisant le centre comme axe de révolution sur le dessus de la poignée.

Dessinez une boîte de trois millimètres sur trois millimètres en commençant par l’extrémité centrale de la poignée d’entraînement face à l’axe central. Extrudez-le de deux millimètres vers le haut. À l’aide de la fonction de bossage d’extrusion, tracez des cercles d’un millimètre de diamètre aux endroits où les vis EIB passeront par la suite.

Faites une coupe d’extrusion de 1,5 millimètre pour faire un trou. Ensuite, tracez la boîte et le trou deux fois. À l’aide de la fonction de motif circulaire, effectuez des coupes d’extrusion supplémentaires dans le corps du disque pour réduire davantage le poids en dessinant un motif sur le plan avant et en utilisant la fonction de motif circulaire.

Après cela, dessinez un croquis de la pièce supérieure avec les dimensions indiquées en millimètres. Utilisez ensuite la base du bossage d’extrusion pour en faire un modèle 3D. Ajoutez des filets d’un millimètre dans les coins à l’aide de la fonction de congé lorsque la conception du disque est terminée, le corps du disque et les pièces supérieures peuvent être imprimés par la plupart des services d’impression 3D.

Dans cette procédure, disposez un petit morceau de ruban adhésif double face sur une surface plane et coupez les tubes de polyamide de calibre 31 en morceaux d’environ huit centimètres. Ensuite, disposez la première couche de tubes de guidage aussi près que possible les unes des autres sur le ruban adhésif double face. Tamponnez ensuite une petite quantité de colle cyanoacrylate fine sur la couche de polyimides.

Ensuite, appliquez rapidement une deuxième couche de polyamide. Après cela, créez un espace réservé à fibre optique à l’aide d’une canule de calibre 26. Assurez-vous que la canule est lubrifiée à l’aide d’un lubrifiant à base de téflon avant d’être incorporée dans l’ensemble.

Appliquez ensuite un trait d’époxy de quatre à cinq millimètres perpendiculaire au faisceau de polyamide. Une fois que l’époxy a durci, après deux à trois heures, retirez le ruban de la couche inférieure et réappliquez l’époxy de l’autre côté. Une fois que l’époxy a durci, retirez à nouveau la canule de calibre 26.

Faites une coupe au milieu à l’aide d’une lame de rasoir pour générer deux matrices en polyamide, chacune pouvant être utilisée pour un hyperdrive. Maintenant, imprimez le modèle de cône sur une feuille de papier transparent et découpez une feuille correspondante de papier d’aluminium résistant. Appliquez une couche d’époxy sur la feuille d’aluminium, puis appliquez rapidement le papier transparent à l’aide d’un objet lourd ou d’une cheville en bois, lissez l’époxy pour qu’il soit uniformément réparti.

Ensuite, découpez le gabarit du cône et fixez-le ensemble à l’aide d’une pince crocodile. Enfin, utilisez une autre noisette d’époxy pour fixer de manière permanente les pièces afin d’assembler le micro disque. Tout d’abord, fixez l’EIB au corps du disque à l’aide de deux vis.

Réinsérez ensuite la canule de calibre 26 dans la matrice du tube de guidage en polyamide. Alignez la matrice polyamide avec le corps du variateur à l’aide du trou de fibre optique de l’EIB pour vous assurer que les tubes de guidage sont perpendiculaires à l’EIB. Ensuite, fixez la matrice au corps d’entraînement avec de l’époxy et assurez-vous qu’aucun époxy ne s’écoule dans les tubes de guidage ou dans le corps d’entraînement.

Enfin, l’excès d’époxy est éliminé à l’aide d’un dremel, puis mappe chaque tube de guidage de la matrice polyamide sur un support correspondant sur la paroi intérieure du corps d’entraînement. Faites glisser un petit anneau de polyamide de calibre 33 sur chaque tube de guidage et dans le support. Appliquez ensuite une petite quantité de colle cyanoacrylate pour fixer chaque tube de guidage.

Enfin, fixez l’ensemble de l’appareil à la paroi intérieure du corps d’entraînement avec de l’époxy et coupez le polyamide de manière à ce qu’il dépasse juste au-dessus de la lèvre intérieure. Ensuite, construisez un ensemble de micro-entraînement en insérant l’une des vis personnalisées dans le trou central d’une pièce supérieure, suivie de l’un des ressorts de cinq millimètres. Faites glisser le trou extérieur de la pièce supérieure sur l’un des rails et enfoncez doucement la vis.

Enfoncez ensuite la vis jusqu’à ce que le ressort atteigne sa longueur minimale comprimée. Et répétez ce processus pour chaque micro-entraînement sur rail. Ensuite, retournez le réseau d’entraînement et notez la disposition de la matrice du tube de guidage.

Il est utilisé ultérieurement pour cartographier l’emplacement du tube de guidage correspondant à chaque micro-entraînement. Enregistrez ensuite l’identité du micro-disque correspondant. Insérez maintenant un tube poly IDE dans chaque tube de guidage à partir du bas de la base du lecteur.

Laissez le tube porteur s’étendre d’un à deux millimètres à partir du haut du micro-entraînement complètement abaissé. Enregistrez ensuite l’identité du micro-disque correspondant. Sur la photo.

Fixez le tube en polyamide au support du micro-entraînement avec de l’époxy en prenant soin de ne pas le laisser passer à travers le micro-entraînement sur le ressort ou la vis. Par la suite, coupez tous les tubes en polyimide à la hauteur de la tête de vis du micro-entraînement et affleurez le bas de la matrice en polyimide. Ensuite, montez l’EIB sur la base d’entraînement à l’aide de deux vis.

À ce stade, la matrice de disques est prête à être chargée avec des TRO stéréo ou des teros. Après le chargement, inversez le lecteur et abaissez soigneusement le cône de blindage sur le lecteur de sorte que seule la pièce inférieure dépasse et fixez le cône de blindage en fixant le cône au corps du lecteur avec de l’époxy. Une fois le cône fixé, dénudez un petit morceau de fil d’acier inoxydable et épinglez-le à la BEI.

Grattez la partie intérieure en aluminium du cône avec une aiguille et rectifiez le fil d’acier sur le cône à l’aide de peinture argentée. Une fois la peinture argentée sèche, renforcez-la avec une noisette d’époxy. Voici une image d’une souris se déplaçant librement avec l’hyperdrive implanté.

Et voici les exemples de deux enregistrements de forme d’onde d’une seule unité à partir de cette souris. On voit ici une coupe coronale du cerveau de la souris mettant en évidence le noyau de genant latéral où certaines des électrodes ont été abaissées. Et voici un exemple d’histogrammes temporels para stimulus de deux neurones LGN alignés sur la stimulation visuelle.

Voici la coupe coronale mettant en évidence l’hippocampe où un autre ensemble d’électrodes a été abaissé. Un exemple d’enregistrement local du potentiel de champ d’une ondulation de l’hippocampe est présenté ici Avec l’expérience appropriée, un nouvel hyperdrive peut être assemblé en une journée. Les entraînements développés dans cette procédure peuvent être combinés avec d’autres techniques telles que l’optogénétique afin de stimuler et d’enregistrer à partir de sous-populations de neurones identifiées.