Summary
نقدم طريقة منخفضة التكلفة لتصميم وبناء ضوء headstage قبل نظام مكبر للصوت في وقت واحد مع تسجيل العصبية والقدرة على التحفيز. يمكن استخدام هذا الجهاز صامدة للماء للاستخدام في الحيوانات السباحة.
Abstract
ويشيع استخدام preamplifiers Headstage وأتباع مصدر لدراسة النشاط العصبي في التجارب الفسيولوجيا العصبية السلوكية. المنتجات التجارية المتاحة هي مكلفة في كثير من الأحيان ، وليس تخصيص بسهولة ، وليس مغمورة. نحن هنا وصف الأسلوب لتصميم وبناء مخصصة ، headstage الدوائر المتكاملة لتسجيل 4 قنوات في وقت واحد العصبية والمحاكاة 2 - قناة في الحيوانات ، ويتصرف مستيقظا. تم تصميم headstage باستخدام مجانية ومتوفرة تجاريا حزمة تصميم CAD - نوع ، ويمكن تعديلها بسهولة لاستيعاب مستويات مختلفة (على سبيل المثال لاضافة قنوات). يبني مخصصة وحة الدوائر المطبوعة باستخدام المقاومات جبل السطحية ، والمكثفات والمضخمات التشغيلية لبناء وحدة الدائرة مصدر كسب أتباع. وأدلى headstage المياه واقية مع مزيج من الايبوكسي ، parafilm والمعجون المطاط الصناعي. وقد استخدمنا بنجاح هذا الجهاز لتسجيل الإمكانات الميدانية على الصعيد المحلي ، وتحفيز مناطق الدماغ المختلفة في وقت واحد عبر قنوات مستقلة في السباحة في الجرذان في متاهة مائية. تكلفة إجمالية تبلغ <$ 30/unit ويمكن تصنيعها بسهولة.
Protocol
1. Headstage التصميم والتصنيع نظرة عامة
وأكملت headstage قبل مكبر للصوت يتكون النظام من العناصر التالية :
- كمبيوتر متكاملة مصممة لوحات الدارات الكهربائية مع أربع قنوات لتسجيل وقناتين من التحفيز.
- الأقطاب الكهربائية التي تتابع التسجيلات والقنوات لتحفيز الروابط المناسبة على المسرح رئيس الحيوانات.
- الحبل كبل واجهة التي التبديلات تسجيل وتنشيط قنوات لالمبدل زلة الدائري.
- شكلين من تسرب المياه على المسرح وعلى رأس الدوائر المتكاملة.
2. تصميم وتخطيط للHeadstage
قمنا بتصميم لوحات الدوائر المطبوعة متكاملة مع أتباع المصدر 4 و 2 تمر من خلال القنوات التحفيز باستخدام البرمجيات المتاحة تجاريا CAD الحزمة (www.expresspcb.com). تم تصميم واحد headstage ، ونمط التصميم تجانب عبر ورقة أكبر من دارة كهربائية لتوفير العديد من headstages بتكلفة أقل. وأحال الملف CAD لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) خدمة مزدوجة من جانب التصنيع حيث يتم طباعة لوحات طبقة اثنين باستخدام طبقات النحاس أعلى وأسفل مع كل الثقوب مطلي من خلال. مجالس استخدام القصدير / الرصاص اثار مطلي جندى والتي تتوافق مع منصات الخشبية صناعة FR - 4 القياسية. يمكن أن يكون أمر وشحنها الكلور في يوم العمل التالي. يتم قطع headstages فردية من الكلور ورقة كبيرة مبلطة وترتبط المكونات الإلكترونية مع جندى. يظهر تخطيط مثال headstage المستخدمة في هذا البروتوكول (الشكل 1). يرجى الاطلاع على موقع الشركة المصنعة للحصول على تعليمات مفصلة ونصائح حول تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور.
3. إعداد واللحام من المكونات الإلكترونية
جميع المكونات الالكترونية المستخدمة في هذا البروتوكول من النوع جبل السطحية (SMD) الأجهزة. وقد تم اختيار البصمة لكل نوع الجهاز (المقاوم ، مكثف ، الخ) لتقليل مساحة مهدرة على headstage ، ولكن يمكن استخدام مكونات SMD أكبر إذا لزم الأمر.
- تنظيم المكونات الخاصة بك على لوحة الدائرة وإعدادهم لحام.
- ضع كمية صغيرة من القصدير على لوحة من الصفيح / يؤدي إلى تكون ملحوم وتقديم غيض من وثيقة لحام الحديد تذوب والتقيد جندى الى منصة.
- المكثفات first جندى و المقاومات المقبل ، ثم المضخمات التشغيلية.
- يمكن تدمير الامبير المرجع ، عن طريق تسخين أكثر. استخدمنا مسدسا متغير الحرارة لحام والحرارة أدنى اللازمة لصهر القصدير. تقليل الوقت التدفئة التي استخدمت لصنع مشترك لحام جيدة. وجدنا أنه من الملائم لإنشاء خزان صغير من القصدير التي تذهب الى لوحة من خلال تطبيق البصمة جندى على طول اثار الاتصالات أو الطاقة.
- اختبار المقاومة عبر المقاومات يفي القيمة المتوقعة باستخدام مقياس الأوم.
- تفقد كل لوحة عن كثب لضمان عدم وجود جندى يتم الاتصال أو سد منصات المجاورة. إذا كان هناك جسر لحام ، الحرارة وذوبان اللحام واستخدام الملقط لكسر الجسر.
4. تجميع وتصنيع واجهات وزرع الحبل
- اضافة الى وجود 23 أنابيب الحقن جا في واحدة من المنافذ غير المستخدمة من مأخذ 9pin ABS للحصول على الدعم الميكانيكية.
- قطع six 1 سم طول قطعة من سلك معزول المغناطيسي لربط المسامير amphenol الإناث إلى مأخذ ABS.
- لحام دبابيس الإناث إلى السلك المغناطيسي باستخدام كمية صغيرة من القصدير في كل دبوس ، وتسخين دبوس من طرف.
- جندى على الطرف الآخر من كل سلك المغناطيسي في مآخذ ABS.
- موقف الذكور -- الإناث دبابيس MillMax على منصات على الجانب حبل من headstage ، والضغط من المسامير على الكلور لضمان وجود تناسب الضغط. ثم ، لحام كل طرف على كل منصة في النظام.
- موقف الجوز عصابة خلال زرع موصل عصبي ودفع كل من المسامير في فتحات الإناث المطلوب على قاعدة بلاستيكية.
- تنطبق الغراء الاكريليك (krazy الغراء) إلى الجزء العلوي من موصل مقبس ABS وثبته على قاعدة headstage. الغراء أنبوب 23Ga إلى الجانب حبل من headstage حصول على الدعم.
5. تسرب المياه في Headstage
- لheadstage للماء ، وسيحتوى على الدوائر المتكاملة بأكمله وأية أسطح معدنية تعرضت الايبوكسي مع 5 دقائق. تسمح 5-10 دقائق لتجفيف الأولي ، و 60 دقيقة لتجفيف دائمة.
- وينبغي تطبيق ملصق المعجون المسمار إلى السطح من جديد 9 دبوس ABS مأخذ حول جاحظ المسامير الإناث من نهاية الحيوانية.
- الحد الأقصى لتسرب المياه ، ينبغي أن تزاوج مأخذ ABS ABS والمكونات ، وينبغي تشديد الطوق الجوز. وينبغي أن تكون ملفوفة شريط صغير من parafilm حول واجهة لمنع المياه من الاتصال موصلات دبوس.
أسرار النجاح
- عندما حام مكبر للصوت التنفيذية ، لا اسخن حزمة من البلاستيك. إذا كان هناكهو حرق مرئية أو الذوبان ، وإزالة المرجع أمبير ويحل محله. قد تطبيق الكثير من الحرارة الضرر أمبير المرجع دون ذوبان مرئية. اختبار كل قناة مع مولد وظيفة لحام بعد.
- تأكد من عدم وجود اتصالات طائشة أو الجسور جندى على headstage. ويمكن استخدام الفتيل جندى لإزالة المكونات أو طائشة جندى.
6. ممثل النتائج
وهناك متابعة جيدة تسجيل إشارة مصدر الدخل دون أن يقطع داخل وخارج أثناء الحركة. لاختبار headstage ، يجب على المستخدم استخدام مولد الدالة كمدخل إلى كل طرف تسجيل وتقييم الطول الموجي في نهاية ماكس مطحنة الإخراج الرأس. وينبغي أن تتحرك فعليا headstage لا تؤثر على شكل الموجات المسجلة.
الشكل 1. (أ) عرض تخطيطي للطبقة العليا من لوحة الدوائر المطبوعة (PCB). الخطوط الحمراء تشير إلى آثار النحاس. الخطوط الصفراء تشير إلى طبقة بالشاشة الحريرية اختياري لتحديد المواقع من القطع الالكترونية. أظهرت هي موضع مكبر للصوت التشغيلية (وسط الأصفر مربع) و المقاومات (المربعات الصغيرة الصفراء) والمكثفات (المربعات أصغر الأصفر) ، (ب) عرض تخطيطي من الطبقة السفلية من الكلور. خطوط خضراء تشير إلى آثار النحاس. منطقة خضراء واسعة مليئة وحة تمثل الأرض. ويرد هذا الملف نموذج تخطيطي للتحميل.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
متاهة الماء مهام سلوكية مبنية توفير أدوات فعالة لتحقيق قدرات الحيوانات والتمثيلات المعرفية في الوقت الحقيقي 1. استخدام خفيف الوزن وتكلفة preamplifiers headstage فعالة أمر بالغ الأهمية ولا سيما في التطبيقات الفسيولوجيا العصبية السلوكية التي تنطوي على متاهة مائية. لأن الهروب من المياه الباردة توفر الدوافع الذاتية للحيوانات في هذه المهام ، يمكن اختبار سلوكهم في محاكمات متكررة من دون صعوبات على تحفيز الحيوانات متاهات الجافة. سوف headstage انخفاض تكلفة الجهاز المضخم الموصوفة هنا تسمح للعلماء لاختبار الفرضيات وظيفة العصبية في مهام المياه دون ان تقلق من معدات مكلفة للتلف.
فهذا البروتوكول لتكون بمثابة نقطة انطلاق لتصميم headstage المخصصة. التخطيطي المقدمة للتكيف بسهولة لتشمل المزيد من قنوات تسجيل أو التحفيز ، ويمكن تحجيمها وفقا لرغبات المجرب. على وجه الخصوص ، من خلال دمج الاجهزة التجارية دبوس موصل ، يمكن للمرء بناء headstages التي يمكن أن تتزاوج مع متوفرة تجاريا واجهة لوحات الكهربائي. على الرغم من أن المثال المنصوص عليها في هذا البروتوكول يوفر وحدة مصدر كسب التالية على كل قناة ، ويمكن للقارئ مهتم ضبط هذا التضخيم من خلال تغيير التكوين من المقاومات والمكثفات (انظر 2 لاستعراض مفصل لنظم حيازة البيانات).
على الرغم من أن التقنيات المتصلة زرع قطب كهربائي وتحديد المواقع هي خارج نطاق هذه المقالة ، فقد استخدمنا الإعداد التالية لتسجيل من أقطاب عمق ثابت (Shirvalkar آخرون في الصحافة ، 2010). ويمكن الاطلاع على مزيد من التفاصيل عن كيفية بناء وزرع أقطاب كهربائية متحركة لتسجيل المزمنة هنا : 3.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
الإعلان عن أي تضارب في المصالح.
Acknowledgments
نود أن نعترف جوستين Riceberg للمساعدة التقنية في اختبار headstage. وأيد هذا العمل في جزء من المعاهد الوطنية للصحة منح MH65658 ، MH073689 و- F30 AG034003 01A1 ، وجبل سيناء كلية الطب.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Custom designed Integrated Circuit Board | ExpressPCB.com | Custom | 2 layer double sided PCB |
| Surface mount Resistors | Mouser Electronics | RK73B1JTTDD156J | 1/10 W, 15 M Ohm 0603, Thick film |
| SMD Capacitors | Newark Inc | 0402YD104KAT2A | 0.1 uF (0402) |
| SMD Operational Amplifier (quad FET) | Mouser Electronics | 595-TLC2274AIPW | Quad FET - low noise |
| 9 pin ABS socket | Ginder Scientific | GS09SKT-220 | For animal connection |
| 9-pin ABS Plug | Ginder Scientific | GS09PLG-220 | To be implanted in animal |
| Black Delrin Ring Nut | Ginder Scientific | GS09BDN-220 | |
| Black Delrin Cap Nut | Ginder Scientific | GS09BDC-220 | For protecting animal’s implant |
| Amphenol pins (male) | Ginder Scientific | 220-P02 | |
| Amphenol pins (female) | Ginder Scientific | 220-S02 | |
| 5-minute epoxy | Devcon Inc. | S-208 / 20845 | |
| Poster Tack Putty | Elmer’s | 026000015318 | |
| Rosin Core Solder | Radio Shack | 64-009 | |
| Soldering Iron | Weller | Pyropen WSTA6 | (adjustable heat) |
| Metal tweezers | Fine Science Tools | Size 5 | |
| Parafilm sheets | American National Can | Parafilm 4" x 250’ | |
| Magnet wire | Belden | 8052 | Enamel Coated |
| Ammeter/ Multimeter | Fluke Biomedical | 77 Multimeter | |
| Millmax Double Row Headers | Mill-Max | 575 - 002101 | 0.05" |
| Solder Wick | Chemtronics | 7-10L | 0.75 in. |
References
- Morris, R. G., Garrud, P., Rawlins, J. N., O'Keefe, J. Place navigation impaired in rats with hippocampal lesions. Nature. 297, 681-683 (1982).
- Rolston, J. D., Gross, R. E., Potter, S. M. A low-cost multielectrode system for data acquisition enabling real-time closed-loop processing with rapid recovery from stimulation artifacts. Front. Neuroengineering. 2, 12-12 (2009).
- Fee, M. S., Leonardo, A. Miniature motorized microdrive and commutator system for chronic neural recording in small animals. J. Neurosci. Methods. 112, 83-94 (2001).
- Shirvalkar, P. R., Rapp, P. R., Shapiro, M. L. Bidirectional changes to hippocampal theta gamma oscillations predict memory for recent spatial episodes. Proc Natl Acad Sci U S A. 107 (15), 7054-709 (2010).
