マウス脳における安定した単一ニューロン記録のための注射可能なメッシュエレクトロニクス

定位固定フレームに頭蓋骨を露出させた麻酔をかけたマウスから始めて、外科用ドレープで覆います。

蓋骨に穴を開けて脳にアクセスし、クランプ基板を取り付けます。

シリンジポンプに接続された毛細管針をフレームに取り付けます。

針には、入出力パッドに接続されたメッシュデバイス領域で構成される柔軟な構造であるメッシュ電子プローブを備えたバッファが含まれています。

針を脳の中に配置します。針が頭蓋骨から出るまで針を引っ込めながら、メッシュデバイス領域を組織内に配置するために注入します。

クランプ基板の上に針を置き、入出力パッドを排出します。

パッドを曲げて電子回路基板に取り付けます。

完成した回路を確認し、接続を絶縁します。ニューロンが多孔質メッシュを介して接続できるようにします。

回路をデータ収集システムに接続します。マウスが自由に動作して、安定した単一ニューロン記録を収集できるようにします。

メッシュ電子機器をマウスの脳に注入するには、歯科用ドリルと定位固定フレームを使用して、頭蓋骨の目的の座標で開頭術を開きます。ステンレス鋼の接地ネジまたはワイヤーを挿入するために、注射部位から離れた2回目の開頭術を開きます。

次に、歯科用セメントでクランプ基板を頭蓋骨に固定します。基板の幅約1mmの切り込みにより、手順の後半の折り畳みステップの信頼性が向上します。その後、メッシュ電子機器を含む針付きのピペットホルダーを、直角エンドクランプを使用して定位固定装置フレームに取り付けます。ピペットホルダーのサイドアウトレットを、長さ0.5〜1メートルのキャピラリーチューブを備えたシリンジポンプに固定された5ミリリットルのシリンジに取り付けます。

次に、定位フレームを使用して、針の先端を脳内の目的の開始位置に配置します。カメラを配置して、ガラス針内のメッシュ電子プローブの上部を表示します。シリンジポンプを低速に設定し、スタートを押してフローを開始します。

メッシュ電子プローブが針内で動かない場合は、ゆっくりと流量を上げます。メッシュエレクトロニクスプローブが針内を動き始めたら、定位フレームを使用して、メッシュエレクトロニクスプローブが注入されているのと同じ速度で針を引っ込め、メッシュエレクトロニクスのマークされた元の位置をガイドとして使用します。

生理食塩水を流し続け、針が頭蓋骨から出るまで針を引っ込めます。次に、シリンジポンプからの流れを止めます。この手順では、定位フレームを使用して針を平らで柔軟なケーブルクランプ基板に慎重に導き、隙間を横切って、シリンジポンプで溶液を流して、メッシュ電子機器の相互接続にたるみを発生させます。

針がクランプ基板の上とギャップを横切ったら、より速い速度で流れを再開して、メッシュ電子機器の入出力パッドをクランプ基板に排出します。脱イオン水のピペットにピンセットを使用して、入力/出力パッドを最初の入力/出力パッドにできるだけ近づけて90度の角度に曲げます。

入力/出力パッドをメッシュステムに対して90度の角度で位置合わせし、広げたら、穏やかに流れる圧縮空気で所定の位置で乾燥させます。クランプ基板を、入出力パッドの端から約0.5〜1mmの直線エッジで切断します。

また、PCB 実装された 32 チャネル ZIF コネクタへの挿入を妨げるクランプ基板の無関係な部分を切り取ります。次に、入出力パッドをPCBのZIFコネクタに挿入し、ラッチを閉じます。測定電子機器を使用して、チャネルとアースネジ間のインピーダンスを測定し、インターフェースが成功したことを確認します。

インピーダンス値が高すぎる場合は、ZIF コネクタのラッチを外し、挿入を調整して、接続が成功することが確認されるまで再テストします。その後、ZIF コネクタと露出したメッシュ電子機器を歯科用セメントで相互接続して保護します。基板の隙間でPCBを反転させ、セメントでPCBをマウスの頭蓋骨に固定します。

自由に動く録音を行うには、プリアンプPCBを挿入し、基準ネジを接地した後、マウスを拘束装置から解放します。マウスが自由に動作している間、データ収集システムを使用して、必要な時間記録します。