עיצוב וייצור של Ultralight משקל, בדיקות Multi-אלקטרודה מתכוונן לקלטות אלקטרו בעכברים

סיכום

הבנת המצעים העצביים של ההתנהגות דורשת רישום של אנסמבל מעגלי המוח. בגלל יכולת המעקב הגנטית שלו, העכבר מציע מודל לדיסקציה של מעגלים וחיקוי מחלות. כאן מתוארת שיטה לתכנון וייצור בדיקות ממוזערות המתאימה למיקוד מבנה המוח העמוק בעכבר.

תקציר

מספר החקירות הפיזיולוגיות בmusculus העכבר, mus, חווה עליות אחרונות, במקביל לגידול בשיטות של גנטי מיקוד לנתיחה Microcircuit ודוגמנות מחלה. כניסתה של optogenetics, למשל, אפשרה למניפולציה דו כיוונית של נוירונים גנטיים מזוהים, ברזולוציה של זמן חסר תקדים. כדי לנצל את הכלים הללו ולקבל תובנות לגבי אינטראקציות דינמיות בין שבבי מוח, זה חיוני כי יש אחד את היכולת להקליט מהרכבים של נוירונים בעומק המוח של מכרסם קטן זה, בשתי הכנות-קבוע בראש ומתנהג באופן חופשי. כדי להקליט ממבנים עמוקים ושכבות תאים שונות דורש הכנה המאפשרת קידום מדויק של אלקטרודות לאזורים במוח רצויים. כדי להקליט הרכבים עצביים, יש צורך כי כל אלקטרודה להיות עצמאי מטלטלין, המאפשר הנסיין כדי לפתור תאים בודדים תוך השארת neighbאלקטרודות oring ללא הפרעה. לעשות את שניהם בעכבר מתנהג בחופשיות דורש כונן אלקטרודה שהוא קל משקל, עמיד, והתאמה אישית למיקוד מבנים ספציפיים במוח.

טכניקה לעיצוב ובודה זעירה, במשקל האולטרה, מערכי אלקטרודה דיסק קשיחים זעירים, כי הם באופן אישי להתאמה אישית ובקלות הורכבה מחלקים זמינים מסחרי מוצגת. מכשירים אלו הם להרחבה בקלות ויכולים להיות מותאמים אישית כדי להיות ממוקד במבנה; זה כבר נעשה שימוש בהצלחה כדי להקליט מאזורי התלמוס וקליפת מוח בבעלי חיים מתנהגים באופן חופשי במהלך התנהגות טבעית.

מבוא

יש musculus Mus, בשל tractability הגנטי שלו, הפך למודל של בעלי החיים שבה נקטה פיזיולוגים המעוניינים בנתיחה ברמת Microcircuit של נוירונים גנטיים מזוהים ובחקירת מודלים של עכברים של מחלה אנושית במהירות. לדוגמא, המבוא האחרון של כלים גנטיים סיבתי, כגון מפעילים גנטיים optogenetic והכימיים אפשר experimentalists כדי לבדוק את הנחיצות והסתפקות של מעגלים עצביים שזוהו בהתנהגות ^1-4. הזמינות רחבה של קווי רקומביננטי מהונדסים מנהל התקן של עכבר (Cre-קווים), הגבירה את הקלות הניסיונית שבו תת נוירון ממוקדים, והוסיף לערכו של העכבר לניסויים אלה ^5.

כמו כן, מסכי גנטיים ועמותות רחבות הגנום של הפרעות נוירולוגיות ופסיכיאטריות נפוצות הקלו על זיהוי גורמי סיכון גנטיים למחלה במוח ^6,7. התפתחויות אלה, בשילוב עם הגידולארגז כלים למניפולציה גנטית והנדסת הגנום בעכברים, הפכו אותו לאורגניזם מועדף על דוגמנות מחלה אנושית. השילוב של מודלים של מחלות וכלים גנטיים סיבתי מספק הזדמנות חסרת תקדים להבנת מחלה במוח וזיהוי מטרות ברמת מעגל להתערבויות.

כדי לנצל באופן מלא על כלים המולקולריים אלה ולקבל תובנות לגבי תפקוד Microcircuit בבריאות ובחוליים, זה חיוני לבני זוגם מוצא במידע פיסיולוגי של פעילות המוח. באופן אידיאלי, הניסוי יהיה מסוגל לעקוב אחר מספר רב של תאי עצב, תוך שמירה על הרזולוציה התא בודדת. תאי, הקלטות רבות אלקטרודה בבעלי חיים מתנהגים באופן חופשי מספקות הזדמנות כזו; עם זאת, השימוש בטכנולוגיה זו בעכבר היה מוגבל. כדי להקליט ממטרות קטנות (לדוגמא, שכבת CA1 בהיפוקמפוס), השימוש באלקטרודות להתאמה הוא הכרחית כתנועות קטנות באלקטרודות הקלטה הבאות surgicהשתלת אל תעשה את זה בלתי אפשרי לשמור על יציבות הקלטת ^8,9. באופן מסורתי, השיטות שכבר מועסקות לעבור אלקטרודות בתוך המוח להטיל מגבלות משקל בעת שימוש בעכבר, מה שהופך את אתגר להקלטה כמה מספר גדול של נוירונים עם התנהגות באורגניזם זה.

כאן, שיטות הם הציגו לבודת מערכים זעירים, קלים במיוחד, microelectrode כי הם בנפרד להתאמה אישית לאזור במוח להיות ממוקד, optogenetics תואם, בקלות ובהורכבו מחלקים זמינים מסחרי. כל "דיסק קשיח זעיר" בתוך "ההינע" רבת אלקטרודה מנצל מנגנון קפיץ ובורג לקדם את האלקטרודה ורכבת פלסטיק, שנבנה אל תוך גוף ההינע, כדי לנטרל מומנט מהבורג. ראשית, התהליך של עיצוב הגוף וmicrodrives הינע בתכנית CAD להדפסת 3D מתואר. על ידי עיצוב גופי הינע המותאמיםלמבנים ספציפיים, אפשר להגדיל את הדיוק של מיקוד ולהגדיל את התשואה של ההכנה נוספת. שנית, תהליך הייצור מתואר בפירוט, שבו המערך רב האלקטרודה והורכב ביד מחלקים שהם זמינים באופן מסחרי. נעשתה שימוש בטכניקה זו, בהצלחה, כדי להקליט מהרכבים של תאי עצב בהיפוקמפוס, תלמוס וקליפת המוח בבעלי החיים מתנהגים באופן חופשי במהלך ליקוט טבעי ומשימות אופרנטית.

פרוטוקול

.1 כוונת תכנון

1. זהה את האזור במוח של הבחירה (גרעין הברכיתיים לרוחב (LGN, התלמוס חזותי)) על ידי גלילה דרך חלקי sagittal של אטלס מוח עכבר האלקטרוני.
2. בקואורדינטות / P (-2.3 - -2.7 מ"מ), LGN הוא רחב ביותר. השתמש באזור זה כדי לתכנן תחתית הכונן (חתיכות תחתונה).
   הערה: סך של 8 אלקטרודות באופן עצמאי מטלטלין ניתן להשתמש כדי למקד את LGN (4-6 אלקטרודות יעשה את זה לLGN, 2-4 אלקטרודות מתווספות לקיזוז שגיאות השתלה, איור 1 א).
3. בSolidworks, לצייר סקיצה של גוף העיצוב (איור 1 ב) במישור הקדמי. לחץ סקיצה, ולאחר מכן להשתמש בשילוב של קווים ועקומים לצייר סקיצה שתכלול את קווי המתאר לחריצי בסיס כונן, ידיות וחצי פוליאמיד, כפי שמוצג. ודא שקווי המתאר אינו מכילים כל פערים פתוחים. לאחר מכן לחץ על היציאה סקיצה.
4. בשלב בא, בחר את שניהם קדמי ומטוסים הנכונים, ולחץ על "Create ציר ". לאחר מכן, ליצור את מודל גוף עיצוב 3D ידי החלפה של קווי המתאר הסקיצה הכחולים המודגש (איור 1) 360 °. בתפריט התכונות, לחץ על "סבב בוס / בסיס". בחר את קו האמצע כציר של מהפכה. בסעיף הפרמטרים, תחת כיוון 1 לחץ עיוור, ותחת זווית לבחור 360.00 מעלות. בסעיף קווי המתאר שנבחר, להבטיח כי הכחול מודגש קווי המתאר הוא אחד נבחר.
5. צור polyimide אחד חצי חריץ על ידי מסתובב האדום מודגש קווי המתאר 13 ° (תרשים 1C, למעלה משמאל). צעדים זהים ל1.4 לעיל, פרט למפרט הזווית
6. צור כונן אחד מטפל במסתובב מתאר הירוק 15 ° (תרשים 1C, ימני עליון).
7. צור ידית הכונן השנייה באמצעות פונקצית התבנית העגולה (איור 1 ג, שמאלי תחתון). בתפריט התכונות, לחץ על "תבנית חוזר". בפרמטרים, לבחור את קו האמצע כציר של מהפכה. בחר 180.00 מעלות כמו הזווית, ו -2 כמספר מקרים. ודא שהידית הראשונה מסומנת תחת "תכונות לתבנית".
8. צור שש עשרה polyimide חצי חריצים באמצעות פונקצית התבנית העגולה (איור 1 ג, שמאלי תחתון). לבצע תנועות דומות ל1.7, אבל בחר בחץ חריץ polyimide הראשון כ" תכונות לתבנית ". הזווית היא 22.5 ° ומספר מקרים הם 16 (הערה: זה רק 360 ° מחולק במספר הפעמים שאתה רוצה דפוס התכונה)
9. צור מטוס חדש שעליו לצייר את קיבול polyimide. להשיג זאת על ידי לחיצה על "הוספה" בתפריט הראשי. לחץ על "עיון גיאומטריה", בחר שני הצדדים של מחצית חריצי polyimide, ולאחר מכן לחץ על "צור חדש מטוס"; (1D איור, למעלה)
10. צור קיבול הדיסק הקשיח הזעיר (חור הבורג, חור polyimides ורכבת נגד מומנט (1D איור, למטה). להשיג זאת על ידי יצירתסקיצה שמקיפה את כל התכונות הללו במישור החדש שנוצר ב1.9. שים לב כי למסילות נגד המומנט, להגדיר קו אמצע בין שני הצדדים של החריצים העליונים פוליאמיד. לאחר מכן, לצייר פסים נגד מומנט על ידי יצירת שני עיגולים בניצב לקו האמצע, מרכזיו הם 1 מלבד רדיוס, ולאחר מכן זמירה גובה האמצע.
11. בתפריט התכונות, לחץ על "Extrude בוס / בסיס" כדי ליצור את רכבת antitorque ולבחור extrude עיוור של 10 מ"מ הולך כלפי מעלה ו2 מ"מ הולך כלפי מטה. לחור הבורג וחור polyimide, לחץ על "קיצוץ Extrude", ולבחור 6 מ"מ עיוור, וכמה הודעות מולטימדיה הולכת כלפי מעלה לשניהם (איור 1E, משמאל).
12. דפוס שקע מיקרו-כונן 16x, באמצעות המרכז כציר של מהפכה (22.5 °, 16 מקרים, מרווח שווה), (איור 1E, מימין)
13. בחלק העליון של הידית, לצייר תיבת 3 מ"מ x 3 מ"מ מתחיל בקצה מרכז ידית הכונן, מול המרכזיxis. Extrude 2 מ"מ זה כלפי מעלה באמצעות הפונקציה "Extrude הבוס". לצייר עיגולים בקוטר של 1 מ"מ במקומות שבהם ברגי EIB ימשיכו. אחר כך, להפוך את 1.5 מ"מ "Extrude Cut" לעשות חור. ואז, דפוס התיבה וחור פעמיים באמצעות פונקצית חוזר התבנית (שכבת טקסט: 180 °, 2 מקרים, מרווח שווה, על ציר מרכזי).
14. השתמש בממדים (במילימטרים) באיור 1F לצייר סקיצה פיסה עליונה. השתמש "Extrude הבוס / הבסיס" לעשות מודל 3D שלו.
    הערה: לאחר השלבים הבאים עיצוב הכונן הוא מלא. גוף הכונן הפיזי נוצר בתהליך של stereolithography. ישנן מספר חברות המציעות הדפסת stereolithography מבוססת על קבצי STL. אנו ממליצים שירותים שיכולים להדפיס בפלסטיק קשיח (כגון Accura® 55), עם רזולוציה מינימאלית של לפחות 0.1 מ"מ.

2 הכנת רכיבי הינע

1. להוציא קטן(: '. / 0116' זהות / OD 0.0071 ''; קיר: 0.00225) נייר דבק דו צדדי על משטח שטוח ולחתוך את המספר הדרוש של 31 בצינורות polyimide G כ 8 סנטימטר (2A מספרים - 2B) .
2. הנח את השכבה הראשונה של צינורות מדריך על הקלטת דו צדדית, דואג למקום צינורות מדריך קרובים ככל האפשר לזה בקלטת. להספיג כמות קטנה של דבק דק, cyanoacrylate מעל השכבה של polyimides. (איור 2 ג)
3. במהירות להוציא שכבה שנייה של polyimides (איור 2 ד).
4. צור מציין מיקום סיב אופטי באמצעות צינורית 26 G. ודא שזה משומן באמצעות חומר סיכה על בסיס טפלון לפני שהתאגד בהרכבה (איור 2E).
5. החל קו של 4-5 מ"מ אפוקסי באורך בניצב לחבילת polyimide (איור 2F). לאחר אפוקסי להתקשות (2-3 hr), להסיר את הסרט מהשכבה ורי התחתוןpoxy הצד השני. לאחר אפוקסי להתקשות שוב, צינורית G 26 ניתן להסיר ולבנות לחתוך באמצע באמצעות סכין גילוח (איור 2G), וכתוצאה מכך שתי מטריצות polyimide, כל אחד מהם יכול לשמש להינע אחד (איור 2H).
6. להדפיס את תבנית קונוס על גיליון נייר שקיפות ולחתוך גיליון מקביל כבד רדיד אלומיניום החובה (איורים 3 א - 3 ג).
7. למרוח שכבה של אפוקסי נייר האלומיניום וליישם את נייר השקיפות במהירות. באמצעות חפץ כבד או מסמרת עץ, להחליק את אפוקסי, כך שהוא מופץ (3D איור) באופן שווה.
8. חותך את תבנית קונוס ומהדק יחד באמצעות קליפ תנין. לבסוף, להשתמש בטיפה נוספת של אפוקסי להדביק באופן קבוע החתיכות (איור 3E).

.3 הרכבה סופית של Microdrive

1. צרף את EIB לגוף הכונן, והכנס את צינורית G 26 באמצעות מטריצת צינור מדריך polyimide. יישר את מטריצת polyimide עם גוף הכונן באמצעות חור סיבים האופטי בEIB כדי להבטיח שצינורות המדריך הם בניצב לEIB ואפוקסי המטריצה ​​לגוף כונן טיפול כדי לוודא ששום אפוקסי זורם לתוך צינורות המדריך או ל גוף כונן (איורים 4 א - 4C).
2. מפה כל צינור מדריך במטריצת polyimide לסוגר מקביל על הקיר הפנימי של גוף הכונן. להחליק טבעת קטנה של 33 polyimide G על כל צינור מדריך ולתוך המסגרת ולהחיל כמות קטנה של דבק cyanoacrylate להדביק צינור אחד מדריך. (4D מספרים - 4E) לבסוף, אפוקסי כל המנגנון לקיר הפנימי של גוף הכונן ולחתוך את polyimides כך שהם בולטים מעט מעל (4F המספרים - 4G) שפה הפנימית.
3. לבנות הרכבה דיסק קשיחה זעירה על ידי הצבת אחד המותאם אישית-bברגי uilt דרך החור במרכז של פיסה עליונה ואחריו אחד של 5 מעיינות מ"מ. חלק את החור החיצוני של פיסה העליונה על אחת מהמסילות, ובעדינות לנהוג הבורג. כונן את הבורג עד האביב מגיע זה אורך דחוס מינימום. (4H מספרים - 4I) חזור על תהליך זה עבור כל רכבת / דיסק קשיח זעיר (איור 4J).
4. כוון את מערך הכונן הפוך ולקחת תמונה של מטריצת צינור מדריך. תמונה זו תשמש כדי למפות את המיקום של צינור המדריך המתאים לכל אחד דיסק קשיח זעיר (איור 4K).
5. הכנס צינור polyimide (0.005 ') לתוך צינור אחד מדריך מהחלק התחתון של בסיס הכונן. בואו צינור המוביל להאריך 1-2 מ"מ מהחלק העליון של הדיסק הקשיח זעיר מורד במלואו ולהקליט על תמונת הזהות של מיקרו הכונן המקביל. (איורים 4L - 4M)
6. אפוקסי צינור polyimide לתמיכת הדיסק הקשיח הזעירה, נזהר שלא leאפוקסי לא לרוץ דרך הדיסק הקשיח הזעיר על האביב או בורג (האיורים 4N, 4P - 4Q).
7. מלא נמוך כל microdrives. לחתוך את כל צינורות polyimide את הסומק בחלק התחתון של מטריצת polyimide (איור 4O).
8. הר לוח ממשק אלקטרודה לבסיס הכונן באמצעות שני # 00-90 3/16 ברגים x '(איור 4R).
   הערה: בשלב זה מערך הכונן מוכן להיות טעון עם stereotrodes או tetrodes. לפרטים על בניית tetrode וטעינה, אנא ראה ^10. בסיס הכונן המודפס וmicrodrives תוכננו בSolidWorks 2011 תוכנת 3D CAD: הקישור להורדת קבצי SolidWorks.
9. לאחר טעינה, להפוך את הכונן ובזהירות את חרוט המיגון על הכונן, כך שהחתיכה התחתונה בלבד בולטת. הצמד את חרוט המיגון ידי epoxying החרוט לגוף הכונן.
10. לאחר קונוס מצורף, רצועה באורך קטן שלחוט נירוסטה (.008 '' חשופה, 0.011 '' מצופה) וסיכה לEIB. לגרד את החלק של קונוס עם מחט הפנימי, אלומיניום ולהאריק את חוט הפלדה לקונוס באמצעות צבע כסף. ברגע שצבע הכסף התייבש, לחזק עם טיפה של אפוקסי. לחלופין, תיל הפלדה יכול ישירות להיות מחובר לקונוס עם טיפה של אפוקסי מוליך (MG כימיקלים, סארי, קנדה).

תוצאות

בניית שתל היא תהליך שמתחיל עם העיצוב של הינע 3D מודפס (איור 1), שתמשיך לבנייה של יצירת תחתית (איור 2), קונוס המיגון (איור 3), ואת ההרכבה הסופית של ההינע, על ידי בנייה בודדת של microdrives (איור 4). צעדים אלה ואחריו טעינת microdrives עם אלקטרודות (ראה ^10). בעקבות צעד זה, אפשר להשתמש בהתקנים אלה כדי להקליט מאזורים במוח מרובים. באיור 5, ירושלים עוקבת מהקלטה בו זמנית של הגרעין לרוחב הברכיתיים (LGN) וההיפוקמפוס (HPC) מוצגים. היציבות של היחידות בודדות שמוצגים באיור 5 הייתה יוצאת דופן, המציגה צורות גל עקביות לאורך קורס של מספר ימים. נוירונים אלה אושרו לLGN תאי עצב בכך שמגיב לגירוי אור דיודה, כפי שמוצג על ידיperistimulus היסטוגרמה זמן (PSTH) באיור 5 ג. באותו תכשיר זה, פוטנציאל שדה המקומי HPC נרשם כמדד למצב התנהגותי. עקבות אלו הראו אדוות חדות גל (איור 5D), במהלך quiescence התנהגות, עולות בקנה אחד עם המקור בהיפוקמפוס שלהם.

איור 1 עיצוב ההינע בSolidworks. א סכמטי של סעיף העטרה של מוח עכבר ב/ P קואורדינטות -2.3 - -2.7 מ"מ מגבחת. ארבעה polyimides הבודד (300 מיקרומטר) נמשכים מעל לקליפת המוח, הממחיש את המיקוד של אזור LGN (אדום) עם אלקטרודות. ב סקיצה של גוף העיצוב. מסתובבות מתאר הכחול 180 ° תוצאות במודל 3D עיצוב גוף (הבלעה). ג תוספת של חריצי polyimide וכונן מטפלת לגוף העיצוב. מסתובב highl האדומהקווי המתאר ighted בB על ידי 13 ° תוצאות במחצית חריץ polyimide (למעלה משמאל). ידית כונן אחד מתווספת על ידי המסתובב מתאר הירוק בB על ידי 15 ° (למעלה מימין). הידית השנייה הוא הוסיף על ידי שימוש בפונקציה המעגלית הדפוס (משמאל למטה). אותה הפונקציה יכולה לשמש ליצירת 16 חריצי מחצית polyimide (מימין למטה). ד מטוס חדש יתווסף לעיצוב (למעלה), המאפשרים ליצור סקיצה חדשה לקיבול הדיסק הקשיח הזעיר, מורכבת מחור הבורג, polyimides חור ורכבת antitorque (תחתון). E. תכונות אלה יבוצעו לעיצוב באמצעות פונקציות החיתוך וextrude ויסבו 360 ליצור 16 קיבול. פ ממדים של הסקיצה פיסה העליונה (משמאל) ומודל 3D (מימין ). אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 2 הכנת פיסת ההינע התחתונה. א צינור polyimide הראשון ממוקם על גבי קלטת דו צדדית. צינורות לאחר B. ממוקמים בנפרד, דואג למזער חלל בין צינורות. ג לאחר השכבה הראשונה היא לפריסתו , שכבה דקה של דבק cyanoacrylate מוחל ד שכבה שנייה של polyimides הוא הוסיף במהירות לפני שהדבק יבש. העליון א 'בצרור polyimides, צינורית G 26 נוספת כבעל מקום לסיבים האופטיים. F . כל המבנה קבוע ומאובטח עם ירידה של אפוקסי. ג לאחר ההסרה של הצינורית, המבנה ניתן לחתוך באמצע עם סכין גילוח, מניב שתי חתיכות תחתונה זהות. ח צפה על פני השטח החתך של מוגמר חתיכה תחתונה, הממחישה את שתי שורות כפולות של ארבעה polyimidesוהחור לסיבים האופטיים. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 3 הרכבת ההינע. א מטריצת polyimide מוכנסת לתוך גוף הכונן, ומיושר עם לוח הממשק האלקטרוני (EIB) באמצעות צינורית 26 G. B. כמות קטנה של אפוקסי משמשת להדביק מטריצת polyimid ל גוף הכונן. ג היישום שני של אפוקסי ייתכן שיהיה צורך, לאחר שאפוקסי העודף יש dremeled שם תצוגת ד למעלה על גוף הכונן עם המטריצה ​​מוכנסת. E. שימוש חתיכה קטנה של 33 צינורות polyimide G, החיצוני צינורות מדריך מצורפים בחריצים המקביל של גוף הכונן. פ ג אחרי כל צינורות המדריך החיצוניים ממופים, הם צריכים להיות מאובטחים עם אפוקסי ולחתוך בדיוק מעל השפה הפנימית. ה דיסק קשיח זעיר הרכבה, בהיקף של בורג שהותקן, אביב 5 מ"מ וחתיכה עליונה צריכה להיות מורכבת והניחה על מעקה המקביל לאחת מצינורות המדריך. I. כל הרכבה דיסק קשיחה זעירה צריכה להיות דפוקה בזהירות לתוך גוף הכונן. J. לאחר הרכבה, כל צינור מדריך צריך דיסק קשיח זעיר מתאים תצוגת ק התחתונה של polyimide מטריצת L -.. M. צינורות Polyimide (0.005 ') מוכנסים לתוך צינור כל מדריך חיצוני. נ כל צינור מדריך פנימי צריך להתאים בנוחות לתוך המזלג של זה מקביל דיסק קשיח זעיר. O. צינורות polyimide הפנימיים מחוברים עם אפוקסי לדיסק הקשיח הזעיר המקביל ולחתוך קצר ככל האפשר. לאחר כל צינורות המדריך הפנימיים הם epoxied, צינורות המדריך הפנימיים הבולטים מpolyimide המטריצה ​​יש לחתוך מיושרים עם שפת המטריצה. מבט מאקרו פ ההפוך של הכונן במהלך טעינת צינור מדריך הפנימית. מבט מקרו ש לראש הכונן במהלך טעינת צינור מדריך פנימית. ר 'התאסף הינע עם EIB המצורף, מוכן להיות טעון עם אלקטרודות באופן מלא. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

. תבנית א 'קון איור 4 הכנת קונוס המיגון מודפסת על נייר שקיפות B -. ד. גיליון של נייר אלומיניום מודבק לתבנית באמצעות שכבה דקה של אפוקסי. ה < / Strong> לאחר שחתך את התבנית, קונוס נוצר ודבוק יחד עם אפוקסי.

איור 5 הקלטות Multi-אתר באמצעות הינע האולטרה המשקל.. תמונה של עכבר מתנהג בחופשיות עם ההינע מושתל. דוגמאות B. של שתי יחידה אחת צורות גל הקלטות מהעכבר הזה. ג שמאל, סעיף עטרה של מוח העכבר המדגיש את הגרעין הברכיתיים לרוחב, שבו חלק מאלקטרודות הופחת. נכון, דוגמא peristimulus היסטוגרמות זמן (PSTHs) של שני תאי עצב LGN מיושרים לגירוי ויזואלי (פס צהוב). ד ימני, סעיף העטרה המדגיש את ההיפוקמפוס (HPC), שבו קבוצה נוספת של אלקטרודות הופחתה. נכון, דוגמא של הקלטת פוטנציאל שדה המקומי של אדווה בהיפוקמפוס (גולת כותרת אדומה).

nt "FO: לשמור-together.within-page =" תמיד ">
סקירת איור 6 של רכיבי כונן. (משמאל) סקירה מקיפה של רכיבי הינע. איור (מימין) של na הרכבה דיסק קשיח זעירה בודדת.

דיון

פרוטוקול זה מתאר את תהליך בניית מערך דיסק קשיח זעיר קל במיוחד למיקוד אזורים במוח בודד או מרובים בעכבר. לאחר השלבים הסופיים של הבנייה, ההינע מוכן להיות מושתל תוך שימוש בטכניקות השתלה כירורגית סטנדרטית ומודבק לגולגולת של העכבר עם מלט שיניים. השתלת הודעה, יכולה כל אחד להיות מתקדמת אלקטרודות באופן עצמאי באמצעות מברג קטן, בזמן שהעכבר מרוסן על ידי יד. המרחק לפי תור שכל התקדמות אלקטרודה נקבעה על ידי גובה הצליל של הבורג. שימוש בברגים בהפניה כאן מקדם כל אלקטרודה כ 150 מ"מ בכל תור, אם כי מחצית והרבע סיבובים עשויות לשמש לרזולוציה גבוהה יותר.

הממדים של הסקיצה באיור 1 לקבוע את הגודל הכולל של השתל, ולכן, דרך ברורה לגודל שתלי bidirectionally היא לשנות את הממדים שבסקיצה קריטית. בנוסף, האורך דואר של הברגים ניתן להאריך למקד מבנים מוחיים עמוקים יותר. אנו ממליצים בהתאמה אישית ברגי טיטניום, כמו אלה הם קלים ופחות שבירים יותר מפלדה. שים לב שמסילות antitorque צריכים לשנות את קנה מידה באופן ליניארי עם אורך הבורג, ובשלב זה אנחנו לא קבענו את האורך המקסימאלי שבו ניתן להדפיס את המבנים האלה. כדי למקד את האזורים במוח מרובים, את הצורה של החתיכה התחתונה יכולה להיות שונה. התוספת של המנקים ידועים בגודל (עובי 200 מיקרומטר), יכולה לספק מפרידי דרושים בין polyimides מיקוד מבנים מוחיים נפרדים (לדוגמא, היפוקמפוס וקליפת מוח הקדם חזיתית). אלה יכולים להיות כלולים בצעדי ההרכבה חתיכה התחתון, ולאחר מכן נותקו לאחר אפוקסי מתקשה.

מגבלה גדולה של העיצוב הזה היא התלות שלה בתוכנת קניינית (Solidworks במקרה זה). פיתוח עתידי של תוכנות קוד פתוחות המספקות ממשקי משתמש ידידותיים תורם לעיצוב ציוד כזה עם backg הנדסה המינימליתעגול יהיה יתרון עצום לקהילת מדעי המוח.

שיטה זו מספקת מספר יתרונות על פני שיטות קיימות. ראשית, העיצוב הוא פשוט, תלוי במעט מאוד סקיצות (איור 1). שנית, זה קל במיוחד, אין צורך בדבק דנטלי או חומר כבד להיכנס להרכבה שלה. בסך הכל, הוא שוקל סביב 1.7 g - כמעט שליש מהמשקל של שתלים זמינים המסחרית של פונקציונליות דומה. שלישית, זה לא דורש ציוד מיוחד כדי להפוך את - גוף השתל ניתן 3D מודפס ממקורות מרובים (לדוגמא approto.com, אבל יש כמה אחרים); הברגים יכולים להיות מותאם אישית עשו (לדוגמא antrinonline.com); המעיינות זמינות מסחרי (לדוגמא leesprings.com); וכתוצאה מכך תהליך ההרכבה כולה יכול לקרות ביום. לבסוף, שתלים אלה היו בשימוש כדי להקליט מאזורים במוח מרובים במהלך ליקוט טבעי, משימות התנהגותיות מובנים ושינה (איור5).

יישומים עתידיים של שיטה זו כוללים יישום יכולת ההרחבה שלה. סביר להניח כי השתל וניתן לשנות bidirectionally פשוט על ידי שינוי 1) בגודל של הסקיצה באיור 1 ו, 2) מספר קיבול דיסק הקשיח הזעיר (1D איור) בדוגמת. לדוגמא, ניתן לשנות אותו כלפי מטה לשיא מעכברים מתנהגים בחופשיות בשלב מוקדם בהתפתחות, וטפס כלפי מעלה כדי להקליט מחולדות, ארנבות, חמוסים ופרימטים אולי לא אנושיים.

מילה אחרונה היא להזכיר לקורא שקריטי ליישום מוצלח של השיטה שתוארה הוא אב טיפוס לכל שינויים שהם ליישם ל.stl עיצוב קבצים המצורפים. הקורא יבחין, למשל, שהעיצוב המצורף מכיל רכבת "דמות 8" antitorque. זה היה העיצוב הטוב ביותר אפשרי בהתחשב במגבלה של הדפסת 3D, כפי שהוא נדרש לעתים קרובות שאנחנו לקדוח חורים אלה. לאחר אותו להיות מעגל, היה compיציבות romise, אבל יש לזה להיות מרובע או צורת זווית תגביל את היכולת לתקן את פגמי הדפסת 3D על ידי קידוח.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה

שם	חברה	מספר קטלוג	הערות
ברגי Microdrive	Antrin		Half Circle 0.6 ברגי טיטניום UNM. חוט 8 מ"מ. אורך 9 מ"מ מתחת לראש.
Tap-ease	AGS CO.	#TA2	הקשה
על מיקרו-כונני			ראה. STL file
גוף			ראה . קובץ STL
צינור מדריך פולימיד חיצוני	רכיבים פולשניים	פריט IWG # 72113300022-012	אורך: 12' ', ID: 0.0071' ', OD: 0.0116' ', קיר: 0.00225' '
צינור מדריך פולימיד פנימי	רכיבים פולשניים	פריט IWG # 72113900001-012	אורך: 12' ', ID: 0.0035' ', OD: 0.0055' ', קיר: 0.001' '
חוט הארקה	A-M מערכות, בע"מ	קטלוג # 791900	0.008 אינץ' חשוף, 0.011 אינץ' מצופה
תלת זרימה	חומר סיכה מבוסס טפלון - קפיצי מיקרו-דרייב
	אירוסול לי קפיץ	חלק # CB0050B 07 E	קוטר חיצוני: 1.016 מ"מ, קוטר חור: 1.193 מ"מ, קוטר חוט: 0.127 מ"מ, אורך חופשי: 10.160 מ"מ, אורך מוצק: 3.581 מ"מ
3M		PP2500
רדיד אלומיניום	עטיפת ריינולדס כבדה עבה		במיוחד