Progettazione e Costruzione di un Headstage conveniente per simultanea Stimolazione Neurale e registrazione nel Labirinto d'acqua

Questo video mostra una procedura per costruire un sistema di preamplificazione dello stadio principale, che registra e stimola simultaneamente elettrodi cronicamente e impiantati in animali svegli. Innanzitutto, un circuito stampato è progettato per un head stage con un numero mirato di canali di registrazione e stimolazione. Vengono mostrati due esempi di circuiti di inseguimento della sorgente.

I componenti elettronici vengono quindi venduti al circuito stampato e i connettori del cavo di testa e di fissaggio sono costruiti per fornire un'interfaccia tra lo stadio di testa e l'impianto dell'animale. Senza connessioni allentate nel sistema, è possibile ottenere registrazioni affidabili del potenziale di campo locale dall'ippocampo di ratto. Il vantaggio principale di questa tecnica rispetto ai metodi esistenti come l'acquisto di un sistema di amplificazione dello stadio principale disponibile in commercio è che questo metodo può costare migliaia di dollari in meno e facilmente personalizzabile per specifici esperimenti di stimolazione e registrazione.

Poiché questo metodo consente la registrazione e la stimolazione simultanea del cervello in comportamento, può aiutare a identificare e controllare i meccanismi neurali della cognizione. A loro volta, questi metodi possono in definitiva aiutare a migliorare la funzione e trattare i disturbi cerebrali nelle persone. Il sistema di preamplificazione dello stadio principale a basso costo descritto in questo video consente la registrazione e la stimolazione neurale simultanea e può essere reso impermeabile per l'uso con animali che nuotano.

Un sistema completo è costituito dai seguenti componenti, un circuito integrato progettato al computer con quattro canali di registrazione e due canali di stimolazione. I pin d'oro trasmettono i segnali cerebrali allo stadio della testa e i segnali di stimolazione al cervello tramite connettori separati sullo stadio della testa dell'animale. Un cavo di collegamento e un connettore trasmettono i canali di registrazione e stimolazione attraverso un commutatore ad anello rotante a una workstation di fisiologia computerizzata.

Esistono due forme di impermeabilizzazione sullo stadio principale e sul circuito integrato. Ora diamo un'occhiata al design e al layout del palco di testa utilizzando un pacchetto CAD software disponibile in commercio. Viene progettato un circuito integrato stampato con quattro inseguitori di sorgente di guadagno unitario e due canali di stimolazione passanti Innanzitutto, creare piazzole di connessione su entrambi i lati per i connettori pin sul cavo e sulla connessione animale.

Un amplificatore operazionale quad FET può accettare fino a quattro canali di ingresso più meno. Sono necessarie due linee elettriche, ognuna delle quali può essere collegata al fuoco a terra. Condensatori Micro Ferre da 0,1 per prevenire possibili oscillazioni indotte negli amplificatori operazionali.

Per creare un circuito amplificatore a guadagno unitario, instradare il segnale nell'ingresso positivo dell'amplificatore operazionale e quindi ricollegare l'uscita all'ingresso invertente. Quindi aggiungere resistori da 10 mega ohm in serie con l'ingresso positivo a terra per i canali di stimolazione. Posare le tracce passanti che collegano le uscite agli ingressi utilizzando VS.To guidare le tracce verso l'altro strato dell'alesato e indietro.

Infine, crea una grande piastra di messa a terra sullo strato posteriore per collegare tutte le vie che sono intese a terra. La piastra di terra deve quindi essere collegata al perno di terra, al cavo e al lato dell'animale. Viene progettato un singolo stadio di testa e il modello di progettazione viene affiancato su un foglio di circuito stampato più grande per fornire molti stadi di testa a un costo inferiore.

Il file CAD viene trasmesso al servizio di produzione di circuiti stampati in cui le schede a due strati su entrambi i lati vengono stampate utilizzando strati di rame superiore e inferiore con tutti i fori placcati attraverso le schede. Utilizzare piombo di stagno, tracce e cuscinetti placcati al sole che corrispondono ai quattro laminati FR standard del settore. I singoli stadi di testa sono tagliati dal grande foglio di PCB piastrellato e i componenti elettronici sono collegati con il solare.

Vediamo ora come collegare i componenti elettronici. Inizia i preparativi per la soldatizzazione dei componenti elettronici organizzando i componenti sul circuito stampato per prepararli per la soldatina. Metti una piccola quantità di venduto sul tampone di piombo di stagno da saldare e avvicina la punta del ferro da soldato a sciogliersi in un cervo.

Il soldato al pad soldaterà i condensatori prima i resistori e poi gli amplificatori operazionali. Poiché gli amplificatori operazionali possono essere distrutti dal surriscaldamento è un cannone da soldato a calore variabile e il calore più basso necessario per sciogliere il soldato. È meglio ridurre al minimo il tempo di riscaldamento utilizzato per realizzare un buon giunto del soldato.

Troviamo conveniente creare un piccolo serbatoio o soldato che fluisce nel pad di impronte applicando il soldato lungo le tracce di comunicazione o di alimentazione. Ora usa un Ometro per verificare che la resistenza attraverso i resistori soddisfi il valore previsto. Ispeziona attentamente ogni piattaforma per assicurarti che nessun soldato stia collegando o collegando le piattaforme adiacenti.

Se c'è un ponte del soldato qui per sciogliere il soldato e usare le pinzette per rompere il ponte. Vediamo ora come assemblare e fabbricare le interfacce di collegamento. Innanzitutto, inserire un pezzo di tubo ipodermico calibro 19 in una delle porte inutilizzate della presa A BS a nove pin per il supporto meccanico.

Tagliare sei pezzi di filo magnetico isolato di due centimetri di lunghezza per collegare i pin femmina e fenolo alla presa A BS. Ora, utilizzando una piccola quantità di spalla in ciascun perno, riscalda il perno dalla punta alla spalla dei perni femmina al filo magnetico. Posizionare i pin milax femmina maschio sopra i pad sul lato del cavo dello stadio di testa e premere i pin sul PCB per garantire un accoppiamento a pressione.

Quindi ho venduto ogni spilla a ogni pad in ordine. Quindi, posizionare la ghiera sul connettore neurale dell'impianto e spingere tutti i pin femmina nelle fessure desiderate sulla base in plastica. Applicare la colla acrilica sulla parte superiore del connettore della presa A BS e fissarlo alla base dello stadio principale.

Infine, incolla il tubo calibro 19 al lato del cavo del tavolino della testa per il supporto. Vediamo ora come impermeabilizzare lo stadio di testa per impermeabilizzare lo stadio di testa nel caso in cui l'intero circuito integrato e le eventuali superfici metalliche esposte siano esposte con resina epossidica di cinque minuti. Attendere da cinque a 10 minuti per l'indurimento iniziale e 60 minuti per l'indurimento permanente.

Applicare lo stucco post attacco sulla superficie della presa BS a nove pin attorno ai pin femmina che sporgono dall'estremità dell'animale. Per la massima impermeabilità, la presa A BS e una spina BS devono essere accoppiate e la ghiera deve essere serrata. Avvolgere una piccola striscia di pellicola para attorno all'interfaccia per evitare che l'acqua entri in contatto con i connettori pin.

Ora mostreremo alcuni risultati rappresentativi mostrati qui. Come esempio di registrazione di successo. Una buona registrazione seguirà un segnale sorgente di ingresso senza interrompersi e interrompersi durante il movimento.

Per un buon riferimento sull'elettrofisiologia o LFPS fare riferimento alla citazione due. Quando si fa passare una corrente attraverso un particolare canale di ingresso, l'utente deve assicurarsi che non vi sia diafonia del segnale nei canali adiacenti. Questo può essere fatto facendo passare il segnale attraverso ciascun canale e testando l'uscita di tutti gli altri canali.

Se c'è diafonia tra i canali, fare riferimento all'articolo tre per suggerimenti utili. L'utente può desiderare che il tavolino della testa sia posizionato in piano sulla testa dell'animale o con canali aggiuntivi. Abbiamo prodotto con successo tali stadi di testa con canali e configurazioni aggiuntivi Una volta padroneggiati.

Questa tecnica può essere eseguita in una catena di montaggio per costruire più stadi di testa contemporaneamente in modo da poter stabilire la replicabilità e fornire un backup rapido per gli stadi di testa danneggiati. Questa procedura può essere utilizzata in combinazione con altri metodi, come l'infusione mirata di farmaci o la stimolazione optogenetica, per studiare come diversi neurotrasmettitori e neuromodulatori contribuiscono ai meccanismi cerebrali della memoria. E abbiamo usato questa combinazione di tecniche per registrare e modificare i ritmi cerebrali nell'ippocampo del ratto, che prediceva le prestazioni della memoria.