水迷路における同時神経刺激および記録のためのコスト効率のヘッドステージの設計と構築

このビデオでは、覚醒している動物に慢性電極と埋め込み電極を同時に記録し刺激するヘッドステージプリアンプシステムを構築する手順を示しています。まず、プリント回路基板は、目標とする数の録音チャネルと刺激チャネルを備えたヘッドステージ用に設計されています。ソースフォロワ回路の2つの例を示します。

その後、電子部品は回路基板に販売され、ヘッドステージとテザーケーブルコネクタは、ヘッドステージと動物のインプラントとの間のインターフェースを提供するように構成されます。システム内の接続が緩くないため、ラット海馬から信頼性の高い局所磁場電位記録を取得できます。市販のヘッドステージアンプシステムを購入するような既存の方法に対するこの手法の主な利点は、この方法が数千ドル安く、特定の刺激や記録実験のために簡単にカスタマイズできることです。

この方法は、行動する脳の記録と刺激を同時に行うことができるため、認知の神経メカニズムを特定して制御するのに役立ちます。次に、これらの方法は最終的に機能を改善し、人々の脳障害を治療するのに役立つ可能性があります。このビデオで紹介されている低コストのヘッドステージプリアンプシステムは、神経記録と刺激を同時に行うことができ、水泳動物で使用するための防水性にすることができます。

完成したシステムは、4つの記録チャンネルと2つの刺激チャンネルを備えたコンピューター設計の集積回路基板である次のコンポーネントで構成されています。金色のピンは、動物の頭のステージにある別のコネクタによって、脳の信号を頭のステージに、刺激の信号を脳に中継します。テザーケーブルとコネクタは、スリップリング整流子を介して記録チャネルと刺激チャネルをコンピュータ化された生理学ワークステーションに中継します。

ヘッドステージと集積回路の防水には2つの形式があります。それでは、市販のソフトウェアCADパッケージを使ったヘッドステージのデザインとレイアウトを見ていきましょう。4つのユニティゲインソースフォロワと2つのパススルー刺激チャネルを備えたプリント集積回路基板が設計されています まず、テザーと動物接続のピンコネクタ用のコネクタパッドを両側に作成します。

クワッドFETオペアンプは、最大4チャンネルのプラスマイナス入力を受け入れることができます。2本の電力線が必要で、それぞれを地上火に接続できます。オペアンプの誘導発振を防ぐための0.1マイクロフェレコンデンサ。

ユニティゲインアンプ回路を作成するには、信号をオペアンプの正入力にルーティングし、出力を反転入力に接続し直します。次に、10メガオームの抵抗を、刺激チャネルのグランドへの正入力と直列に追加します。パススルートレースを敷設し、出力を入力に接続する VS.To を使用してトレースをボーリングおよびmバックの他の層にガイドします。

最後に、裏面のレイヤーに大きなグランドプレートを作成して、アースを意味するすべてのビアを接続します。次に、アースプレートをテザー側と動物側に押し出して、アースピンに接続する必要があります。単一のヘッドステージが設計され、設計パターンは回路基板のより大きなシート全体にタイル張りされて、低コストで多くのヘッドステージを提供します。

CADファイルはプリント回路基板製造サービスに送信され、そこで両面2層ボードが上部と下部の銅層を使用して印刷され、ボードにすべての穴がメッキされます。錫鉛、ソーラーメッキトレース、および業界標準のFR4ラミネートに対応するパッドを使用します。個々のヘッドステージは大きなタイル張りのPCBシートから切り出され、電子部品はソーラーで接続されています。

それでは、電子部品の接続方法を見てみましょう。電子部品のソルジャー化の準備を始めるには、回路基板上の部品をウォージャー化するための準備をします。はんだ付けするブリキのリードパッドに少量の売り物を置き、兵士の鉄の先端を鹿に溶かすように近づけます。

兵士からパッド兵士まで、最初にコンデンサーを抵抗し、次にオペアンプを動かします。オペアンプは過熱によって破壊される可能性があるため、可変熱の兵士銃であり、兵士を溶かすのに必要な最低の熱です。良い兵士の関節を作るために使用される加熱時間を最小限に抑えるのが最善です。

通信または電源トレースに沿ってソルジャーを適用することにより、フットプリントパッドに流れ込む小さなリザーバーまたはソルジャーを作成すると便利です。次に、Oメータを使用して、抵抗の両端の抵抗が期待値を満たしていることをテストします。各パッドを綿密に検査して、兵士が隣接するパッドを接続またはブリッジしていないことを確認します。

ここに兵士の橋がある場合は、兵士を溶かし、ピンセットを使用して橋を壊します。次に、テザーインターフェースを組み立てて製造する方法を見てみましょう。まず、19ゲージの皮下チューブの一部を、機械的にサポートするために9ピンABSソケットの未使用のポートの1つに挿入します。

メスピンとフェノールピンをABSソケットに接続するための絶縁磁気ワイヤを2センチメートルの長さの6本にカットします。次に、各ピンに少量のショルダーを使用し、ピンの先端からメスピンを磁気ワイヤにショルダーするまで加熱します。オスのメス miax ピンをヘッド ステージのテザー側のパッドの上に置き、ピンを PCB に押し込んで圧力がかかるようにします。

次に、各ピンを各パッドに順番に販売しました。次に、リングナットを神経インプラントコネクタの上に置き、すべてのメスピンをプラスチックベースの目的のスロットに押し込みます。ABSソケットコネクタの上部にアクリル接着剤を塗布し、ヘッドステージのベースに固定します。

最後に、19ゲージチューブをヘッドステージのテザー側に接着してサポートします。次に、ヘッドステージを防水する方法を見てみましょう ヘッドステージを防水する これは、集積回路全体と露出した金属表面を5分間エポキシでカバーする場合に備えてです。初期硬化には5〜10分、永久硬化には60分かかります。

アニマルエンドから突き出たメスピンの周りの9ピンABSソケットの表面にポストアタックパテを塗布します。最大限の防水性を得るには、ABSソケットとBSプラグを嵌合し、リングナットを締める必要があります。パラフィルムの小さなストリップを界面に巻き付けて、ピンコネクタに水が接触しないようにします。

次に、ここに示す代表的な結果を示します。成功した録音の例として。優れた録音は、移動中にカットインおよびカットアウトすることなく、入力ソース信号に従います。

電気生理学またはLFPSに関する優れた参考文献については、引用2を参照してください。特定の入力チャンネルに電流を流す場合、ユーザーは、隣接するチャンネルへの信号のクロストークがないことを確認する必要があります。これは、信号を各チャンネルに渡し、他のすべてのチャンネルの出力をテストすることで実行できます。

チャネル間でクロストークがある場合は、参考記事3を参照して役立つ提案を確認してください。ユーザーは、ヘッドステージを動物の頭上に平らに配置するか、または追加のチャネルで配置することを望む場合があります。私たちは、マスターされると、追加のチャネルと構成でこのようなヘッドステージを成功裏に製造しました。

この手法は、組立ライン方式で複数のヘッドステージを同時に構築できるため、再現性を確立し、損傷したヘッドステージの迅速なバックアップを提供できます。この手順は、標的薬物注入や光遺伝学的刺激などの他の方法と組み合わせて使用 して、さまざまな神経伝達物質や神経調節物質が記憶の脳メカニズムにどのように寄与しているかを調べることができます。そして、この技術の組み合わせを使用して、ラットの海馬の脳のリズムを記録および変更し、記憶能力を予測しました。