マウスの電気生理学的記録のための設計と超軽量重量の作製、調整可能なマルチ電極プローブ

この手順の全体的な目標は、任意の脳領域を対象とするようにカスタマイズでき、さまざまな小動物種で使用するために簡単にスケーリングできる、市販の部品から独立して調整可能な電極を備えた堅牢で超軽量のインプラントを設計および構築することです。まず、関心のある脳領域を特定し、記録電極の配置をマッピングする必要があります。これにより、ドライブ本体とドライブ底部の設計が決まります。

2番目のステップは、個々のマイクロドライブを収容するドライブ本体と、固体作業ソフトウェアを使用して電極を運ぶトップピースを作成することです。次に、電極用のガイドチューブとシールドコーンが入った底面ピースを用意する。最後のステップは、底部をドライブ本体に挿入し、個々のマイクロドライブを構築し、電子インターフェースボードを取り付け、マイクロドライブに電極をロードすることにより、ハイパードライブを完全に組み立てることです。

最終的には、ハイパードライブが埋め込まれ、複数の脳領域から単一ユニットの記録を取得できます。ハイパードライブはカスタマイズや拡張が容易なため、さまざまな動物モデルに取り組む多くの研究者に利益をもたらします。したがって、堅牢で軽量なインプラントを使用すると、安定したニューロンアンサンブル記録を取得し、心理物理学的タスクを実行しながらマウスを自由に行動させることができます。

手順を開始するには、関心のある脳の領域を特定します。この場合、AP座標の負の2.3ミリメートルから負の2.7ミリメートルの横方向の紳孔核です。LGN は最も幅が広く、この領域はドライブの底部の設計に使用されます。

solid workソフトウェアを開き、前面を選択します。スケッチ機能を使用してドライブの2Dプロファイルを描画します。これには、ドライブベースハンドルとポリアミドハーフスロットの輪郭が含まれます。コンターに開いたギャップが含まれていないことを確認します。

次に、前面と右の両方の平面を選択し、[軸の作成]をクリックします。次に、回転ボスベース機能をクリックします。青色の 2D プロファイルを選択し、軸を中心に 2D プロファイルを 360 度回転させます。

3D ドライブ ベースを作成するには、方向 1 のブラインドをクリックし、回転角度として 360 度を入力します。その後、強調表示された輪郭を選択し、回転機能を使用して中心軸を中心に輪郭を13度回転させることにより、ポリアミドハーフスロットを1つ作成します。次に、ハンドルの輪郭を選択し、中心軸を中心に 15 度回転させて 2 番目のドライブ ハンドルを作成します。

フィーチャーメニューの円形パターン機能を使用して、円形パターンをクリックし、中心軸を回転軸として選択します。角度として 180 度、インスタンス数として 2 を選択し、パターン化するフィーチャで最初のハンドルが選択されていることを確認して、16 個のポリアミド ハーフ スロットを作成します。円形パターン機能を使用して、パターン化するフィーチャーとして最初のポリアミドハーフスロットを選択します。

インスタンス数に 16 度、角度に 22.5 度を入力して、パターンを 16 回繰り返します。参照ジオメトリの下の平面タブをクリックして、新しい平面を定義します。ポリアミドの上部スロットの 1 つの 2 つの側面を選択して、新しい平面を作成します。

この平面は、レセプタクルが進む場所です。この平面上にネジ穴とポリアミド穴の円形輪郭をスケッチします。アンチトルクレールの場合、ポリアミドトップスロットの両側の間に中心線を定義します。

次に、1つの半径を離して中心線に垂直な2つの円を作成し、次に中央の輪郭をトリミングして、ネジ穴、ポリアミド穴、アンチトルクレールなどのマイクロドライブレセプタクルを作成して、アンチトルクレールを描画します。押し出しボスベースをクリックしてアンチトルクレールを作成し、上向きに10ミリメートル、下向きに2ミリメートルのブラインド押し出しを選択します。次に、フィレット機能を使用してエッジに0.3ミリメートルのフィレットを追加します。

ネジ穴とポリアミド穴の強度をさらに高めるには、押し出しをクリックし、カットしてブラインドを選択します。下向きと上向きの数ミリメートルの両方で3ミリメートルのカット。次に、ハンドル上部の回転軸として中心を使用して、マイクロドライブレセプタクルを16回パターン

ドライブハンドルの中心先端を中心軸に向けて、3mm×3mmのボックスを描きます。これを2ミリメートル上に押し出します。押し出しボス機能を使用して、EIBネジが後で固定される位置に直径1ミリメートルの円を描きます。

1.5mmの押し出しカットをして穴を開けます。次に、ボックスと穴を2回パターン化します。円形パターン機能を使用して、ドライブ本体に追加の押し出しカットを作成し、前面にパターンを描画し、円形パターン機能を使用して重量をさらに削減します。

その後、ミリメートル単位で示された寸法でトップピースのスケッチを描きます。次に、押し出しボスベースを使用して、その3Dモデルを作成します。フィレット機能を使用してコーナーに1ミリメートルのフィレットを追加すると、ドライブの設計が完了したら、ドライブ本体とトップピースはほとんどの3Dプリントサービスで印刷できます。

この手順では、平らな面に両面テープの小片を敷き、31ゲージのポリアミドチューブを約8cmにカットします。次に、ガイドチューブの最初の層を両面テープ上にできるだけ近づけて配置します。次に、ポリイミドの層に少量の薄いシアノアクリレート接着剤を軽くたたきます。

次に、ポリアミドの2番目の層をすばやくレイアウトします。その後、26ゲージのカニューレを使用して光ファイバープレースホルダーを作成します。カニューレがアセンブリに組み込む前に、テフロンベースの潤滑剤を使用して潤滑されていることを確認してください。

次に、ポリアミドバンドルに垂直な4〜5ミリメートルのエポキシの線を塗布します。エポキシが硬化したら、2〜3時間後、テープを最下層から剥がし、反対側にエポキシを再度貼り付けます。エポキシが硬化したら、再度、26ゲージカニューレを取り外します。

カミソリの刃を使用して中央に切り込みを入れ、2つのポリアミドマトリックスを生成し、それぞれが1つのハイパードライブに使用できます。次に、コーンテンプレートを透明紙のシートに印刷し、対応する頑丈なアルミホイルのシートをカットします。アルミホイルにエポキシの層を塗布し、重い物体または木製のダボを使用して透明紙をすばやく塗布し、エポキシを滑らかにして均一に分散させます。

次に、コーンテンプレートを切り取り、ワニ口クリップを使用してクランプします。最後に、エポキシ樹脂をもう一回軽くたたき、マイクロドライブを組み立てるために部品を恒久的に貼り付けます。まず、2 本のネジを使用して EIB をドライブ本体に取り付けます。

次に、26ゲージのカニューレをポリアミドガイドチューブマトリックスに再挿入します。EIBの光ファイバー穴を使用してポリアミドマトリックスをドライブ本体に位置合わせし、ガイドチューブがEIBに対して垂直になるようにします。その後、マトリックスをエポキシ樹脂でドライブ本体に取り付け、エポキシ樹脂がガイドチューブやドライブ本体に流れ込まないようにします。

最後に、余分なエポキシをドレメルで除去し、その後、ポリアミドマトリックスの各ガイドチューブを駆動本体の内壁の対応するブラケットにマッピングします。33ゲージポリアミドの小さなリングを各ガイドチューブの上とブラケットにスライドさせます。次に、少量のシアノアクリレート接着剤を塗布して、各ガイドチューブを貼り付けます。

最後に、装置全体をエポキシ樹脂で駆動本体の内壁に取り付け、ポリアミドを切断して内唇のすぐ上に突き出るようにします。次に、カスタムビルドのネジの1つをトップピースの中央の穴に通し、続いて5ミリメートルのスプリングの1つを取り付けて、マイクロドライブアセンブリを構築します。トップピースの外側の穴をレールの1つにスライドさせ、ネジをそっと打ち込みます。

次に、スプリングが最小圧縮長に達するまでネジを駆動します。そして、各レールマイクロドライブに対してこのプロセスを繰り返します。その後、ドライブアレイを逆さまにして、ガイドチューブマトリックスの配置に注意してください。

これは、後で各マイクロドライブに対応するガイドチューブの位置をマッピングするために使用されます。次に、対応するマイクロドライブのIDを記録します。次に、ドライブベースの底からポリIDEチューブを各ガイドチューブに挿入します。

キャリアチューブを、完全に下げたマイクロドライブの上部から1〜2ミリメートル伸ばします。次に、対応するマイクロドライブのIDを記録します。写真に。

ポリアミドチューブをエポキシ樹脂でマイクロドライブサポートに取り付け、マイクロドライブを通ってスプリングやネジに触れないように注意してください。その後、マイクロドライブスクリューヘッドの高さですべてのポリイミドチューブを切断し、ポリイミドマトリックスの底で平らにします。その後、2 本のネジを使用して EIB をドライブベースに取り付けます。

この時点で、ドライブアレイにステレオTROまたはテロをロードする準備が整います。ロード後、ドライブを反転させ、シールドコーンをドライブ本体にエポキシ樹脂で取り付けて、下部のピースのみがシールドコーンを突き出るように、ドライブの上にシールドコーンを慎重に下げます。コーンを取り付けたら、ステンレス鋼線の小片を剥がし、EIBに固定します。

コーンの内側のアルミニウム部分を針で引っ掻き、スチールワイヤーをコーンにシルバーペイントで接地します。シルバーの塗料が乾いたら、エポキシ樹脂を軽くたたくことで補強します。これは、ハイパードライブが埋め込まれた自由に動くマウスの画像です。

そして、これらはこのマウスからの2つの単一ユニット波形記録の例です。ここに示されているのは、一部の電極が下降した外側の遺伝子核を強調したマウス脳の冠状切片です。そして、これは、視覚刺激に整列した2つのLGNニューロンのパラ刺激時間ヒストグラムの例です。

これは、別の電極セットが下降した海馬を強調した冠状部分です。海馬の波紋の局所的な磁場電位記録の例をここに示しています 適切な経験をすれば、新しいハイパードライブを1日以内に組み立てることができます。この手順で開発されたドライブは、ニューロンの同定された亜集団から刺激し、記録するために、光遺伝学などの他の技術と組み合わせることができます。