Method Article

בניית הנעת Tetrode רב משופרת עבור הקלטת עצבית בקנה מידה גדול ב מתנהג חולדות

DOI:

10.3791/57388

⸱

May 9th, 2018

 ,  ,  , 
1Department of Neuroscience, Baylor College of Medicine

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

אנו מציגים הבנייה של דחף ניתנים להדפסה תלת-ממד עם שמונה עשר tetrodes מתכווננות באופן עצמאי. הנעת מיועד להקליט את פעילות המוח באופן חופשי להתנהג חולדות על פני תקופה של מספר שבועות.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

לנטר את דפוסי הפעילות של אוכלוסייה גדולה של נוירונים ימים רבים בבעלי חיים ערה היא טכניקה ערך בתחום מדעי המוח מערכות. מרכיב מפתח אחד של טכניקה זו מורכבת את המיקום המדויק של אלקטרודות מרובות אזורים במוח הרצוי שמירה על היציבות שלהם. כאן, אנו מתארים את פרוטוקול לבנייה של דחף ניתנים להדפסה תלת-ממד, אשר כוללת 18 tetrodes מתכווננות באופן עצמאי, היא תוכננה במיוחד עבור ויוו חוץ-תאית עצבית הקלטה ב להתנהג בחופשיות חולדות. Tetrodes מצורף של microdrives ניתן גם בנפרד מתקדמים לתוך אזורים במוח מרובים לאורך המסלול, או יכול לשמש כדי למקם את מערך אלקטרודות לתוך אזור קטן יותר. Tetrodes מרובים מאפשרים בחינה סימולטני של action potentials מעשרות נוירונים בודדים, כמו גם פוטנציאל שדה מקומי של אוכלוסיות של נוירונים במוח במהלך התנהגות פעיל. בנוסף, העיצוב מספק עבור תלת-ממד פשוט ניסוח תוכנה שניתן לשנותו בקלות לצרכים ניסיוני שונות.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

בתחום מדעי המוח מערכות, מדענים חוקרים את ה"מפה עצבית שבבסיס תהליכים קוגניטיביים כגון ניווט מרחבי, זיכרון, קבלת החלטות. עבור אלה סוגים של מחקרים, חיוני כדי לפקח על הפעילות של נוירונים בודדים רבים במהלך התנהגות בעלי חיים. במהלך העשורים האחרונים, נעשו שתי מקדמות חשובים כדי לענות על הצרכים ניסיוני עבור הקלטת עצבית חוץ-תאית חיות קטנות1,2,3. בהתחלה היה הפיתוח של tetrode, חבילה של ארבעה microwires שישמשו להקלטת פעילות עצבית של נוירונים בו זמנית2,1,4. Amplitudes אות הפרש של פעילות על פני ארבעת הערוצים של tetrode מאפשר הבידוד של נוירון הפרט פעילות תאים בו זמנית מוקלטות רבים5. בנוסף, אופי גמיש microwires מאפשר יציבות גדול של tetrode מזעור העקירה היחסי בין tetrode של האוכלוסייה תא היעד. Tetrodes נמצאים כעת בשימוש נרחב במקום אלקטרודה אחת לחקר המוח רבים במינים שונים, לרבות מכרסמים1,2,6, פרימטים7חרקים8. שנית התפתחות דחף נשא מרובים tetrodes מטלטלין באופן עצמאי, אשר מאפשר ניטור בו זמנית של פעילות עצבית של אוכלוסיות גדולות של נוירונים מרובים הקלטה מיקומים3, 9,10,11,12.

הזמינות של מכשיר הקלטה אמינה ובמחיר של tetrode מרובה, לבעלי-חיים קטנים הוא מוגבל. חלל קלאסי, שפותחה לראשונה על ידי ברוס מקנוטון13, שימש בהצלחה להקלטות עצבית ב להתנהג בחופשיות חולדות במעבדות רבות בעבר שני עשורים9,10,14, 15. עם זאת, מסיבות טכניות, הרכיבים המקוריים הדרושים כדי לבנות את הכונן מקנוטון נמצאים כעת מאוד קשה להשיג, אינם תואמים עם נתונים משופרת לאחרונה רכישה ממשקים. העיצוב טוב מקובלים אחרים של הנעת מחייב את microdrives כדי להיות בעבודת יד, אשר יכול להניב תוצאות לא עקביות, צורכים זמן ניכר12. כדי להקליט את פעילות עצבית מאזורים שונים של המוח בחולדות להתנהג, פיתחנו דחף חדש בטכנולוגיית stereolithographic. חיפשנו לספק את הדרישות הבאות: (1) העל החדש חייב לאפשר תזוזה מדויקת של tetrodes במוח ומספקים הקלטה יציבה של אזורים מרובים היעד; (2) העל החדש חייב להיות תואם עם מערכת quickclip מגנטית שפותחה לאחרונה כדי לאפשר חיבור קל; (3) העל החדש שניתן להפיק באופן מדויק עם חומרים זמינים בקלות. כאן, אנו מספקים שיטה לבניית העל ניתנים להדפסה תלת-ממד המכיל 18 tetrodes מטלטלין באופן עצמאי, בהתבסס על העיצוב מקנוטון. בפרוטוקול, נתאר את הפרטים של תהליך ייצור של חלל חדש, שבו השתמשנו בהצלחה שיא פוטנציאל פעולה בודדת-נוירון, פוטנציאל שדה מקומי של cortices postrhinal ואת המדיאלי entorhinal בשבועות ב בחופשיות מתנהג חולדה במהלך משימות הרעיה טבעי.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Stereolithography של דגמי תלת-ממד

  1. השתמש stereolithographic טכניקות כדי להדפיס את העל-חלל חלקים ואביזרים. כל חלל מורכב הסעות שמונה עשרה, שמונה עשרה המעבורת בריחים, וכל אחד של כל חתיכות פלסטיק אחרים (איור 1).
    הערה: האביזרים אינם חלק העל אך נחוצים לבניית מנוע העל-חלל.

2. הכנת אביזרים (איור 2).

  1. הכנה של ארון התקשורת microdrive (איור 2C).
    1. לנקות ולהרחיב קטנים דרך-החורים ואת החורים העיוור גדול בארון עם מקדחה ø מ מ 0.71 (0.028"), של ø מ מ 0.84 (0.033") המקדחה על סוסים, בהתאמה.
    2. חותכים מוט ø מ מ 0.89 (0.035") ריתוך 17 מ"מ מקטעי זמן סיבוב בשני הקצוות, להכניס כל מוט מדריך ø מ מ 0.84 (0.033 ") חורים על המדף, עוזב 11.5 מ מ בחוץ (ריקון עם המוטות משורשרות).
    3. הכנס 6 0-80 משורשר, 15.88 מ מ ("5/8) ברגים ראש שטוח ארוך למטה לתוך החריצים בארון. ודא מדריך מוטות, מוטות הברגה ישרים, מקבילים אחד לשני. למלא את החלל הריק במכונה עם שתדללו מלט שיניים. אוויר יבש על benchtop למשך 15 דקות.
    4. הדבק את מוטות ריתוך, ברגים לתוך ארון התקשורת עם סופר דק דבק מאפשרים אוויר יבש למשך 15 דקות.
  2. הכנה של התחנה הליבה (2E איור).
    1. חוט של ארבעה חורים עם ברז 2-56, והשתמש 2-56 מ מ 4.76 (3 / "16") ניילון ארוך הברגים כדי לאבטח את ליבת בתחנה, במידת הצורך.
  3. הכנת הכלי מפנה (2F איור).
    1. לשרשר את החור על הידית בהקשה 4-40. להכניס את הקצה במכונה לחריץ בתוך הידית ומאובטח עם בורג גביע ארוך 4.76 מ מ (3 / "16") 4-40.
  4. הכנה של בעל מנוע העל-חלל (איור 2G).
    1. שרשור החור בורג בהקשה 8-32. השתמש בורג האגודל ניילון זמן של 8-32, 9.52 מ"מ (" 3/8) כדי לאבטח את הנעת העל כאשר בשימוש.
  5. הכנה של המוט מיצוב מורכבים (איור 2 H).
    1. שרשור גזע מן הצד עם החור גדול יותר (למעלה) בהקשה 8-32 עד לעומק של 7 מ"מ. חוט חורים קטנים יותר (שישה העליון, 18 בתחתית) באמצעות הקשה 0-80. הרחב את החור המרכזי העליון עם ø מ מ 4.76 (3 / "16") מקדחה, במידת הצורך.
    2. להרכיב את הגבעול העליון, באמצעות 8-32 ø מ מ 4.76 (3 / "16"), 6.35 מ מ (1/4 ") זמן כתף בורג. לאבטח בתחתית הדף עם 0-80, 6.35 מ מ (1/4 פלייר) ברגים ארוכים כאשר בשימוש.

3. הכנת רכיבי מנוע העל-חלל (איור 3).

  1. הכנה אגוז העל-חלל (איור 3 א).
    1. משתמש בעל אגוז (איור דו-ממדי), שרשור האגוז בהקשה bottoming 3/8-24 עד שהתערובת חלקה.
  2. הרכבה של הגרעין העל-חלל (איור 3B).
    1. לנקות ולהרחיב את החורים הליבה באמצעות סיביות קודח בגדלים שונים (12 הקרקע חוט דרך חורים (הטבעת הפנימית): ø 0.61 מ מ (0.024"); 18 tetrode דרך-החורים (הטבעת האמצעית): ø מ מ 0.66 (0.026") הראשון, ולאחר מכן ø מ מ 0.71 (0.028 "); 18 מדריך רוד עיוור-חורים (הטבעת החיצונית): ø מ מ 0.84 (0.033")).
    2. שרשור שני דרך-החורים על הליבה ואת הנותר שמונה העיוור-החורים (ארבעה בצד, ארבע ליד החלק התחתון) באמצעות הקשה 0-80. להשתמש ברז bottoming החורים העיוור.
    3. צור תהליכים חיצוניים בבסיס של הליבה במבלט 3/8-24. התאם את הקובייה כראוי כך האגוז העל-חלל יתאים על הנושאים החדשים.
    4. בהתאם למספר הקרקע חוטים הרצויה, להוסיף מקטעי זמן מרובים של 6 מ מ 23-מד צינורות מתכת (קנולות) לתוך החורים תיל הקרקע הליבה, הדבקת אותם במידת הצורך. קובץ קצות קנולות חוט הקרקע עד סומק עם החיצוני של הליבה, ולנקות את קנולות עם חוט 0.30 מ מ (0.012") פלדה ø.
    5. הכנס 0 18-80, 15.88 מ מ ("5/8) ברגים ראש ארוך שטוח ראש למטה לתוך החריצים הליבה. לא לכופף את הברגים או נזק החוטים בתהליך זה.
    6. באמצעות מוט מיצוב מתחם ותחנת הליבה, מקם מקטעי 18 17 מ"מ של ø מ מ 0.89 (0.035") ריתוך רוד החורים רוד מדריך הליבה, אני פותח אותם יהיה מיושר עם הברגים (כ- 5 מ"מ).
    7. לתקן את העמדות של מוטות ריתוך, הברגים במידת הצורך, ולאחר מכן להדק את הבורג המרכזי הכתף וברגים שישה שמסביב בתוך מוט מיצוב מורכבים כדי לאבטח את ההוראות כלפי חוץ של המוטות הליבה. לעזאזל עם האגוז אל הליבה (עם מוט מיצוב מורכבים), להשתלב הליבה בעל מנוע העל-חלל כדי לאפשר יותר קל מיצוב תחת סטריאוסקופ.
    8. למלא את חריצי שתדללו מלט שיניים כדי לאבטח את הברגים עד היסוד ולאפשר ייבוש במשך 15 דקות 2-3 חריצים בכל פעם לפני הבטון שיניים ילך ויסתבך מילוי אוויר. לגרד משם כל מלט שיניים עודף על הליבה לשמור על התאמה נכונה עם המגן.
    9. הדבק את הברגים ואת מוטות לתוך הליבה עם דבק סופר דק, לאפשר לאוויר ייבוש למשך 15 דקות.
  3. הרכבה של microdrive (איור 3C).
    1. לנקות ולהרחיב את שני החורים החיצוני במעבורת עם מקדחים (חור קטן יותר: ø מ מ 0.61 (0.024") תרגיל סיביות; חור גדול יותר: ø 0.89 מ מ (0.035") לקדוח bit).
    2. הכנס את הברק הסעות בעל הברק הבסיס. שים לב הכיוון. קרוב המכסה מחזיק בולט, החזק בחוזקה ולאחר החוט באיטיות דרך החור במכסה באמצעות הקשה 0-80. הקש על 2 - 3 פעמים עד שהתערובת חלקה.
    3. הכנס את הברק הסעות המעבורת מן הצד עם הפתח קטן יותר. הבית ההסעות-ההסעות בולט מורכבת הפוך לתחנת הרכבת microdrive הבסיס.
    4. לחתוך קטע 15 מ מ של צינורות מתכת מד 23 חלקה בשני הקצוות, ולאחר מכן מקם את הצנרור מעל לחור ø מ מ 0.61 (0.024"), בהדרכת החריץ בתחנה המכסה. פטיש את הצינורית לתוך החור עד יהיה מיושר עם תחנת המכסה העליון.
    5. הסר חצי החיצוני של הקצה העליון של הצינורית עם גלגל מלטש. לנקות את הצינורית עם חוט מתכת ø מ מ 0.30 (0.012"). הדבק את הצינורית על גבי המעבורת באמצעות דבק סופר דק, מקפיד לא להדביק את הברק הסעות למעבורת, אוויר יבש למשך 15 דקות.
    6. הכנת microdrives לפחות שמונה עשרה, לבחון את microdrive על המדף microdrive. ודא כי הברק הסעות ניתן לסובב בצורה חלקה במעבורת microdrive כולו נע באופן חופשי לאורך מוט הברגה.
  4. הכנה של העמוד המרכזי (דמות תלת-ממד).
    1. חול העליון והתחתון של העמוד המרכזי עד שטוח, במידת הצורך. שרשור שני החורים בעמודה המרכזית באמצעות הקשה 0-80. להוסיף אגוז hex 0-80 (3.18 מ"מ (" 1/8) רחב, 1.19 מ"מ (3/64") גבוהה) לתוך כל חריץ.
  5. הכנה של המכסה מנוע העל-חלל (איור 3E).
    1. בעזרת מלקחיים מגנטיים, תגרום הדבק ארבעה מגנטים (3 מ מ קוטר, בעובי 1 מ מ) לתוך הבארות ארבע, התאמת אותם לקטבים N ו- S על הלוח ממשק אלקטרודה.
  6. הרכבה של קנולות מדריך לתוך חבילה (איור 3F).
    1. מקום 30 18 מד, קיר דק קנולות (מזהה) 0.19 מ מ, 0.0075" לתוך ø מ מ 2.29 (0.09") לכווץ צינורות (3-5 מ מ אורך, במרווחים בנפרד לאורך הצרור על ידי 5-10 מ מ). להפוך כל קנולות ריקון אחד עם השני על קצה אחד של הקיבוץ.
    2. לכווץ לכווץ הצינורות באמצעות אקדח חום עד הצרור הוא הדוק. לסחוט את הצרור בעדינות כדי לעצב אותו כרצונכם (עגולה או אליפטית). לאשר כי כל קנולות הם בעמדות הנכונות עם אין פיתול, מעבר, או כיפוף.
    3. סמן את area(s) להלחמה-קנולות. החלק unsoldered צריך להיות 26 מ מ אורך, בעוד החלק מולחם צריכה להיות 5-10 מ"מ. מהלך כיווץ צינורות לסימנים הלחמה למניעת התפשטות.
    4. החל שטף מאזור אחד להלחמה, הלחמה תוך כדי סיבוב את הצרור. מגניב בטמפרטורת החדר במשך לפחות 1 דק. חזור על שלב זה כדי הלחמה באותו האזור עוד פעמיים. חלקה את החלק מולחם על ידי הלחמה מבלי להחיל השטף וחומר מילוי. מגניב בטמפרטורת החדר במשך לפחות 1 דקות.
    5. לחתוך את הצרור האורך הנכון עם גלגל יהלום במהירות הגבוהה ביותר, פולנית שני מסתיים כדי להתאים את האורך (unsoldered חלק: 26 מ מ, מולחמים חלק: 5-10 מ מ, לפי הצורך). לנקות את קנולות מדריך עם חוט מתכת 0.18 מ מ (0.007") ø תחת סטריאוסקופ.
  7. מכין את tetrodes. נהלים דומים תוארו8,16,17 .
    1. להתאים את הגובה של הקו האופקי T ואת המיקום של פגים, כך זרוע אופקית על הצלב של סרגל T היא ישירות מעל למרכז פגים. חבר קצה אחד של-hook-S למרכז בר מערבבים מגנטי קטן, ואז להדביק אותם ביחד. לנקות את tetrode שמרחב עם אוויר דחוס ומנגב אתנול.
    2. מעגל השני הקצוות של פיסת tetrode יחיד חוט סביב 40 ס מ אורך יחד ולאחר מכן לאבטח עם חתיכה של נייר דבק נחושת.
    3. הרם את המעגל חוט על-ידי החזקת את הקלטת נחושת. חבר את הקצה מול הקלטת נחושת על גבי הזרוע האופקית של סרגל T. הנמך את הקלטת נחושת בעדינות (בעוד והקצה השני נמצא עדיין על הבר T), טוויסט פעם ולמקם את הקלטת נחושת לקורה T. המעגל tetrode הוא כעת בתצורת שמונה ("∞") עם קלטת נחושת יושב על הצלב של הפס האופקי.
    4. החזק בעדינות את הקלטת נחושת על הבר T עם יד אחת. עם היד השנייה, לחבר הסוף-hook-S חינם (עם מהומה מגנטי מחוברת לקצה השני) דרך החלק התחתון של המעגל חוט tetrode, שחרור-hook-S בעדינות ולתת לו ליישר את ארבעת החוטים לפי המשקל של הקרס S.
    5. להתאים את הגובה של הקו האופקי עד לתחתית-hook-S הוא כ-1 ס מ מעל המרכז של צלחת פגים.
    6. לכופף את הקצה של הקלטת נחושת למטה לאבטח אותו לסרגל האופקי. לבחון את ארבעת החוטים tetrode ישר על ידי עין ולאחר מכן להסיר את כל הלכלוך.
    7. הפעל את קדירות מסלף את ארבעת החוטים במהירות בסביבות 60 סל ד, עד הזווית בין החוטים untwisted מול שני בערך 60 ° צלזיוס.
    8. הגדר את האקדח חום 210 ° C, מחממים את החוטים מעוות על ידי גורף את האקדח לאורך ישר החוטים מזוויות שונות למשך 2 דקות שתתיך אותם ביחד על ידי המסת את המעיל בונד VG.
    9. הרם-hook-S עם מערבבים בעדינות וחותכים את הקצה התחתון של tetrode במספריים בסדר.
    10. להחזיק את הקלטת נחושת בסרגל אופקי עם האצבע, חתך את החוטים של שני הקצוות של הסרט נחושת עם מספריים, ולהסיר את הקלטת נחושת. חתוך את החוט הנותר בסרגל האופקי כדי לשחרר את tetrode.
    11. למקם את tetrode הושלמה בתוך קופסא ללא אבק לאחסון. להכין לפחות עשרים וחמש tetrodes.

4. מועצת העל (איור 4).

  1. הוספת את קנולות מדריך לתוך הגרעין העל-חלל (איור 4A).
    1. להסיר את הצינורות לכווץ והחלק קטע 4 מ מ של סיליקון אבובים (מזהה מ"מ 1.02 (0.04"), מ מ OD 2.16 (0.085 ")) לאורך הצרור לגבול מולחם/unsoldered. וודג הסדק ב העל-חלל מרווח להרחיב את החור המרכזי, המאפשר את מרווח כדי לחמוק סביב צינור סיליקון. להסיר את התבנית כאשר מרווח יושב במרכז הצינור סיליקון.
    2. לארגן את העמדות של קנולות מדריך החבילה על-ידי הצבת מקטעים ארוכים (10 ס מ) של חוט מתכת 0.18 מ מ (0.007") ø דרך כל בצינורית לתוך חור tetrode ספציפיים בתוך ליבת מנוע העל-חלל, מניעת התאמה כלשהי של חוטים או קנולות בתהליך. לכופף את הקצוות של החוטים להחזיק אותם במקום.
    3. לדחוף את קנולות דרך חורים הליבה, נזהר למנוע כיפוף או מעבר ביניהם, עד סוף כל בצינורית חינם יהיה לפחות 2 מ מ מחוץ לקצה העליון החור tetrode המתאימים שלהם. אבטח את מרווח בכך שהתבטלה האגוז אל הליבה, נזהר למנוע את מרווח סיבוב. חלה ירידה של מלט שיניים מאוד שתדללו מהחלק העליון של הליבה לתוך הצומת בין קנולות כדי לאבטח את מיקומם היחסי.
    4. לחתוך המדריך חוטים בסוף מולחם הצרור, ולהסיר אותם קנולות על ידי מפסק מהקצה חינם.
  2. הרכבה של microdrives אל העל הליבה (איור 4B). סידור מרחבי מפורט של microdrives ב העל כבר שתואר לעיל11,13.
    1. להעמיס את microdrives לאט ובזהירות על כל רוד משורשרות של הליבה. לאשר כי 23 (1) מד microdrive בצינורית יתנהל לתוך החור tetrode, (2) 30 מד מדריך בצינורית נכנס 23 מד microdrive בצינורית בצורה חלקה, ופונה (3) את הברק הסעות בצורה חלקה לאורך מוט הברגה. לדפוק את microdrives עד 1.0-1.5 מ מ מעל לקצה התחתון של מוטות הברגה.
    2. לחתוך חתיכות פוליאימיד אבובים eighteen (מזהה 0.11 מ מ (0.0045"), יתר 0.14 מ מ (0.0055")) לחלקים 38-43 מ מ (אורך של מדריך בצינורית צרור בתוספת 7 מ מ). נקה כל שפופרת עם חוט ø מ מ 0.08 (0.003") פלדה.
    3. היפוך הליבה, הכנס הצינורות פוליאימיד בתשומת לב המדריך קנולות מהקצה מולחם, לדחוף אותם כל הדרך פנימה תחת סטריאוסקופ. הפוך את ליבת זקוף והדבק בקצה העליון של הצינור פוליאימיד על גבי הצינורית microdrive עם דבק סופר עבה. מקם את ליבת הפוך ולתת הדבק יבש למשך 15 דקות.
    4. חותכים את פוליאימיד נוספת אבובים בקצה העליון, עוזב 0.5-1.0 מ"מ מחוץ הצינורית microdrive.
  3. הרכבה של החוטים הקרקע (איור 4C).
    1. לחתוך את מספר החוטים הקרקע צורך באורכים של 25-30 מ מ חוט פלדה מצופה (מצופה 0.20 מ מ (0.008"), ø ø חשופות 0.13 מ"מ (0.005 ")). רצועה 2 מ מ של הבידוד פלסטיק מטיפים שני החוטים ולהוסיף קצה אחד של כל אחד לתוך קצות קנולות מד זמן 30 6-8 מ מ. לשטח את קצות קנולות כדי לאבטח את הקשר שלהם חוטים בהתאמה.
    2. להשתמש בכלי Dremel לחתוך את קנולות לשניים כדי ליצור שני חוטי הקרקע מלאה מכל אחד.
    3. להוסיף בסוף הצינורית מד 30 עגול בקצה העליון של הצינורית תיל הקרקע הליבה ולחץ כדי להפוך את ההוספה חזק.
  4. הרכבה של הלוח ממשק אלקטרודה (איור 4D).
    1. הכנס העמוד המרכזי לליבה, מאובטח עם שני 0-80, ברגים ראש שקע ארוך 7.94 מ מ (5 / "16"). הדבק במידת הצורך להפוך את העמודה מרכזי יציב הליבה.
    2. להרחיב על החלקים החריצים בלוח EIB 72-QC-גדולים התואמים שני החורים מצותתים העמוד המרכזי בהקשה 1.2 מ מ ø. לצרף את הלוח ממשק אלקטרודה העמוד המרכזי עם שני 0-80, ברגים ראש פאן ארוך 3.97 מ מ (5/32"). ודא הלוח ממוקם במרכז, מאובטחת.
  5. לחבר את החוטים הקרקע (איור 4E).
    1. הובל כל חוט הקרקע סביב הטור המרכזי וחבר הסוף חינם חשופים ללוח הממשק אלקטרודה עם סיכת זהב על החור ייעודי הקרקע.
  6. להעמיס את tetrodes לתוך חלל, כמו בעבר תיאר 16 , 17 .
    1. לטעון כל tetrode בזהירות לתוך הצינורות פוליאימיד של microdrives, נזהר שלא לכופף אותם בתהליך.
    2. בעדינות להאכיל החוטים סוף חינם לתוך החורים שלהם המיועד לכך בממשק אלקטרודה ותערוך חשמלית חיבורם באמצעות סיכות זהב.
    3. חותכים את tetrodes בנפרד כדי באורך המתאים. לאשר החלק של tetrodes מהעורקים קצות הצינורות פוליאימיד התחתון לאחר חיתוך ישר, אחרת להחליף את tetrode כולו, ואז אני יערוך.
  7. הצמדת את המגן.
    1. לצרף את המגן ליבת באמצעות ארבע 0-80, 3.97 מ מ (5/32") ברגים ראש פאן. המספרים על המגן צריכה להיות תואמת עם המספרים על הלוח ממשק אלקטרודה.
  8. ציפוי העצות tetrode.
    1. צלחת קצות tetrodes באמצעות המכשיר ציפוי NanoZ מצויד מחבר ADPT-NZ-EIB-36 ו מתאם של ADPT-EIB-72-QC-HS-3617. לחלופין, צלחת אותם באופן ידני אחד אחרי השני כמתואר16. צלחת tetrode טיפים לפני השימוש (למשל, יום אחד לפני ההשתלה), כפי עכבה להגדיל בהדרגה לאורך זמן לאחר ציפוי. להחליף את tetrodes הוריד או נחסמת במהלך התהליך של ציפוי, לחתוך אותם האורך הנכון, ו מחדש צלחת.
  9. משלים את העל-חלל (איור 4F).
    1. הדבק את tetrodes כדי צינורות פוליאימיד שלהם כפי שתואר לעיל16. . משכי כולם בחזרה לתוך שלהם קנולות מדריך אז הטיפים מצופה אינם נחשפים
    2. בורג 4 0-80, 6.35 מ מ (1/4 פלייר) זמן רב שקע ברגים ראש לתוך החורים ארבע ליד החלק התחתון של הגרעין העל-חלל.
    3. שימוש סטריאוסקופ, להוריד את כל tetrode לאט עד קצה tetrode זה בדיוק מעל קצה הצינורית מדריך. בינתיים, אתר את המיקום של כל tetrode הצרור בצינורית מדריך. מפת המיקום של tetrode הוא קריטי עבור שחזור של הקלטה אתרים.
    4. לצרף את הכובע על הכונן ולאחסן את הנעת העל כראוי להשתלה.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

השתמשנו דחף החדש שנבנה כדי להשיג תוצאות הניסוי. הכונן היה מצויד tetrodes בנוי ø 17 מיקרומטר (0.0007"), חוט מצופה פוליאימיד פלטינה-אירידיום (90% - 10%). קצות tetrodes מצופים בפתרון פלטינה שחור כדי להפחית impedances אלקטרודה אל בין kΩ 100 ו 200-1 kHz. הנעת הושתל 4.6 מ מ שמאל של האמצע ו- 0.5 מ מ והשתרשה עמוק בלבה הסינוס רוחבי על הגולגולת של 550 גרם, זכר רב-אוונס חולדה. חוטים נוספת בשטח היו מחוברים הגולגולת הברגים על המוח הקטן. כל ההליכים בוצעו כפי שאושר על ידי טיפול בעלי חיים מוסדיים ועל שימ...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

כאן, אנו מתארים את התהליך של בניית דחף פיתח מורכבת 18 tetrodes מטלטלין באופן עצמאי. ניתן לבנות את הכונן מחלקים במחיר סביר לרכוש בחנויות רבות זמין חומרה, בשילוב עם רכיבים שנוצרו על-ידי הדפסת stereolithographic. הנעת יכול להיות קטנטנים באופן כרוני על הגולגולת של עכברוש באמצעות הליכים כירורגיים סטנדרטיים, והוא מסוגל להקליט פעילות עצבית חוץ-תאית, בעוד כשהחיה מבצעת משימות התנהגותיות שונות.

הנעת שומר על רבות מן התכונות המבוקשות של הנעת מקנוטון המקורי, כולל את microdrives חצובה זה הן אוריינטציה כלפי ...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

המחברים אין לחשוף.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

אנו מודים המעבדה Moser במכון נאוולי עבור מערכות Neuroscience ומרכז לחישוביות עצבית, אוניברסיטת הנורבגית של מדע וטכנולוגיה, עבור הכרוני עצבית הקלטה הליכים בחולדות. עבודה זו נתמכה על ידי מענק-NIH R21 NS098146, האדם הגבול המדע תוכנית ארוך טווח מלגת LT000211/2016-L לל' Lu.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
מוט ריתוךBlue DemonER308L-035-01Tנירוסטה, בקוטר 0.035 אינץ'
בורגMcMaster91771A060נירוסטה, ראש שטוח, 0-80  חוט,  5/8 אינץ'  באורך
בורגמקמאסטר91772A051נירוסטה, ראש מחבת, 0-80  חוט,  5/32"  באורך
בורגMcMaster92196A056נירוסטה, ראש שקע, 0-80  חוט,  5/16"  באורך
בורגMcMaster92196A055נירוסטה, ראש שקע, 0-80  חוט,  1/4 אינץ'  באורך
בורגMcMaster95868A131ניילון,   ראש שקע, 2-56  חוט,  3/16 אינץ'  באורך, אגוז
בורגMcMaster90730A001נירוסטה, משושה צר,   0-80 
בורג כתףחוט McMaster90298A213נירוסטה, חוט 8-32, קוטר 3/16 אינץ', אורך 1/4 אינץ'
בורגMcMaster92313A105נירוסטה, חוט 4-40, אורך 3/16 אינץ'
בורג אגודלMcMaster94323A592ניילון, 8-32  חוט,  3/8 אינץ'  באורך,
מגנטשחור ApexM3X1MMDIניאודימיום, דיסק 3 מ"מ X 1 מ"מ
צינורות מתכתחלקים קטניםB00137QHNSנירוסטה, 23 מד, 0.0253 אינץ' OD, 0.013 אינץ' ID, קיר 0.006 אינץ'
צינורות מתכתניו אינגלנד צינור קטןבהתאמה אישית, 30 מד, 0.012/0.0125 אינץ' OD, 0.007/0.008 אינץ' ID, צינורות קשיחים מלאים
לכווץ חוםMcMaster7856K720.09 אינץ' ID לפני כיווץ,
צינורות סיליקון כחוליםA-M Systems8073000.040 אינץ' ID, 0.085 אינץ' OD
צינורות פולימידA-M Systems8234000.0045 אינץ' ID, 0.0005 אינץ'
קיר חוט הארקהA-M Systems7915000.005 אינץ' חשוף, 0.008 אינץ' מצופה, חצי חוט
טטרודהחוט דק קליפורניהקוטר 0.0007 אינץ' בהתאמה אישית, פלטינה-אירידיום (90%-10%), ציפוי HML ו-VG
EIBNeuralynxEIB-72-QC-סיכות
זהב גדולותNeuralynxפיני EIB גדולים
ברזBalax01302-000M1.2 גודל חוט
ברזMcMaster2522A8110-80 גודל חוט, תחתית
הקשעל McMaster2522A7710-80 גודל חוט, תקע
ברזMcMaster26955A943/8 אינץ'-24  גודל חוט, תחתית
ברזMcMaster2522A7132-56  גודל חוט
ברזMcMaster2522A7154-40  גודל חוט
ברזMcMaster2522A7188-32  גודל חוט
DieMcMaster2576A4573/8 אינץ'-24  גודל חוט, מקדח OD 1 אינץ'
McMaster30585A82מד חוט  65,  מקדחה בקוטר 0.035 אינץ'
McMaster30585A83מד חוט  66,  קוטר 0.033 אינץ'
מקדחהMcMaster30585A87מד חוט  70,  קוטר 0.028 אינץ'
מקדחהMcMaster30585A88מד חוט  71,  מקדחה בקוטר 0.026 אינץ'
McMaster30585A91מד חוט  73,  קוטר 0.024 אינץ'
מקדחהMcMaster8870A233/16 אינץ'  בקוטר
דיסקדרמל וגנר31Mמצופה יהלום, קוטר 22 מ"מ, עובי 0.17 מ"מ
חוט פלדהמותג דיוק21212קוטר 0.012 אינץ',
חוט פלדהמותג דיוק21007בקוטר 0.007 אינץ',
חוט פלדהA-M Systems792700בקוטר 0.003 אינץ', חצי קשה
סופר דבקLoctiteLT-40640# 406
דבק סופרLoctiteLT-41550# 415
אבקת אקריליק דנטלית טיטס223-3773טיטים
נוזליים אקריליים דנטלייםאלמוגים 223-4003
שחור נירוסטה קשיח קשיח מלא קשיח מלא

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. O'Keefe, J., Recce, M. L. Phase relationship between hippocampal place units and the EEG theta rhythm. Hippocampus. 3 (3), 317-330 (1993).
  2. Wilson, M. A., McNaughton, B. L. Dynamics of the hippocampal ensemble code for space. Science. 261 (5124), 1055-1058 (1993).
  3. Gothard, K. M., Skaggs, W. E., Moore, K. M., McNaughton, B. L. Binding of hippocampal CA1 neural activity to multiple reference frames in a landmark-based navigation task. J Neurosci. 16 (2), 823-835 (1996).
  4. Gray, C. M., Maldonado, P. E., Wilson, M., McNaughton, B. Tetrodes markedly improve the reliability and yield of multiple single-unit isolation from multi-unit recordings in cat striate cortex. J Neurosci Methods. 63 (1-2), 43-54 (1995).
  5. Buzsaki, G. Large-scale recording of neuronal ensembles. Nat Neurosci. 7 (5), 446-451 (2004).
  6. Fyhn, M., Hafting, T., Witter, M. P., Moser, E. I., Moser, M. B. Grid cells in mice. Hippocampus. 18 (12), 1230-1238 (2008).
  7. Skaggs, W. E., et al. EEG sharp waves and sparse ensemble unit activity in the macaque hippocampus. J Neurophysiol. 98 (2), 898-910 (2007).
  8. Guo, P., Pollack, A. J., Varga, A. G., Martin, J. P., Ritzmann, R. E. Extracellular wire tetrode recording in brain of freely walking insects. J Vis Exp. (86), (2014).
  9. Knierim, J. J., McNaughton, B. L., Poe, G. R. Three-dimensional spatial selectivity of hippocampal neurons during space flight. Nat Neurosci. 3 (3), 209-210 (2000).
  10. Leutgeb, S., et al. Independent codes for spatial and episodic memory in hippocampal neuronal ensembles. Science. 309 (5734), 619-623 (2005).
  11. Lansink, C. S., et al. A split microdrive for simultaneous multi-electrode recordings from two brain areas in awake small animals. J Neurosci Methods. 162 (1-2), 129-138 (2007).
  12. Kloosterman, F., et al. Micro-drive array for chronic in vivo recording: drive fabrication. J Vis Exp. (26), (2009).
  13. McNaughton, B. L. Google Patents. , Available from: https://www.google.com/patents/US5928143 (1999).
  14. Redish, A. D., et al. Independence of firing correlates of anatomically proximate hippocampal pyramidal cells. J Neurosci. 21 (5), RC134(2001).
  15. Schmitzer-Torbert, N., Redish, A. D. Neuronal activity in the rodent dorsal striatum in sequential navigation: separation of spatial and reward responses on the multiple T task. J Neurophysiol. 91 (5), 2259-2272 (2004).
  16. Nguyen, D. P., et al. Micro-drive array for chronic in vivo recording: tetrode assembly. J Vis Exp. (26), (2009).
  17. Chang, E. H., Frattini, S. A., Robbiati, S., Huerta, P. T. Construction of microdrive arrays for chronic neural recordings in awake behaving mice. J Vis Exp. (77), e50470(2013).
  18. Vandecasteele, M., et al. Large-scale recording of neurons by movable silicon probes in behaving rodents. J Vis Exp. (61), e3568(2012).
  19. Siegle, J. H., et al. Chronically implanted hyperdrive for cortical recording and optogenetic control in behaving mice. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. 2011, 7529-7532 (2011).
  20. Brunetti, P. M., et al. Design and fabrication of ultralight weight, adjustable multi-electrode probes for electrophysiological recordings in mice. J Vis Exp. (91), e51675(2014).
  21. Hull, C. W. Google Patents. , Available from: https://www.google.com/patents/US4575330 (1986).
  22. Ludvig, N., Potter, P. E., Fox, S. E. Simultaneous single-cell recording and microdialysis within the same brain site in freely behaving rats: a novel neurobiological method. J Neurosci Methods. 55 (1), 31-40 (1994).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Multi Tetrode HyperdriveNeural RecordingBehaving Rats3D Printable DeviceIndependent Tetrode AdjustmentExtracellular Neural RecordingAction Potential DetectionLocal Field PotentialGuide Cannula AssemblyMicrodrive Construction

Related Articles