October 13th, 2010
우리는 동시 녹음 및 신경 자극 기능이있는 조명 headstage 사전 증폭기 시스템을 설계 및 구축에 저렴한 비용으로 방법을 제시한다. 이 장치는 수영을 동물에 사용하기 위해 waterproofed 수 있습니다.
이 비디오는 깨어 있는 행동하는 동물의 만성 전극과 이식된 전극을 동시에 기록하고 자극하는 헤드 스테이지 프리 앰프 시스템을 구성하는 절차를 보여줍니다. 첫째, 인쇄 회로 기판은 목표 수의 녹음 및 자극 채널이 있는 헤드 스테이지용으로 설계되었습니다. 소스 팔로워 회로의 두 가지 예가 표시됩니다.
그런 다음 전자 부품은 회로 기판에 판매되고 헤드 스테이지 및 테더 케이블 커넥터는 헤드 스테이지와 동물의 임플란트 사이에 인터페이스를 제공하도록 구성됩니다. 시스템에 느슨한 연결이 없으면 쥐 해마에서 신뢰할 수 있는 국소 필드 전위 기록을 얻을 수 있습니다. 상업적으로 이용 가능한 헤드 스테이지 앰프 시스템 구매와 같은 기존 방법에 비해 이 기술의 주요 장점은 이 방법이 수천 달러 저렴하고 특정 자극 및 녹음 실험에 대해 쉽게 사용자 정의할 수 있다는 것입니다.
이 방법은 행동하는 뇌를 동시에 기록하고 자극할 수 있기 때문에 인지의 신경 메커니즘을 식별하고 제어하는 데 도움이 될 수 있습니다. 결과적으로 이러한 방법은 궁극적으로 사람들의 기능을 개선하고 뇌 장애를 치료하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 비디오에 등장하는 저가형 헤드 스테이지 프리 앰프 시스템은 신경 기록과 자극을 동시에 허용하며 수영하는 동물과 함께 사용할 수 있도록 방수로 만들 수 있습니다.
완성된 시스템은 다음과 같은 구성 요소, 즉 4개의 녹음 채널과 2개의 자극 채널이 있는 컴퓨터 설계 집적 회로 기판으로 구성됩니다. 금핀은 뇌 신호를 머리 단계로 전달하고 자극 신호는 동물의 머리 단계에 있는 별도의 커넥터를 통해 뇌로 전달합니다. 테더 케이블과 커넥터는 슬립 링 정류자를 통해 기록 및 자극 채널을 컴퓨터화된 생리학 워크스테이션으로 중계합니다.
헤드 스테이지와 집적 회로에는 두 가지 형태의 방수가 있습니다. 이제 시판되는 소프트웨어 CAD 패키지를 사용하여 헤드 스테이지의 디자인과 레이아웃을 살펴보겠습니다. 4개의 단일 이득 소스 팔로워와 2개의 통과 자극 채널이 있는 인쇄 집적 회로 기판이 설계되었습니다.첫째, 테더 및 동물 연결의 핀 커넥터를 위해 양쪽에 커넥터 패드를 만듭니다.
쿼드 FET 연산 증폭기는 최대 4개의 플러스 마이너스 입력 채널을 수용할 수 있습니다. 두 개의 전력선이 필요하며 각 전선은 지상 화재에 연결할 수 있습니다. 0.1 마이크로 페레 커패시터는 연산 증폭기에서 가능한 유도 진동을 방지합니다.
단위 이득 증폭기 회로를 만들려면 신호를 연산 증폭기의 양극 입력으로 라우팅한 다음 출력을 반전 입력에 다시 연결합니다. 그런 다음 자극 채널을 위해 접지에 대한 양극 입력과 직렬로 10 메가 옴 저항을 추가합니다. VS.To 를 사용하여 출력을 입력에 연결하는 트레이스를 통과하여 트레이스를 지루한 andm의 다른 레이어로 안내합니다.
마지막으로, 뒷면 레이어에 큰 접지 플레이트를 만들어 접지를 의미하는 모든 비아를 연결합니다. 그런 다음 접지 플레이트를 접지 핀에 연결하여 밧줄과 동물 쪽으로 연결해야합니다. 단일 헤드 스테이지가 설계되고 설계 패턴이 더 큰 회로 기판 시트에 걸쳐 타일링되어 더 저렴한 비용으로 많은 헤드 스테이지를 제공합니다.
CAD 파일은 인쇄 회로 기판 제조 서비스로 전송되며, 여기서 양면 2층 기판은 기판을 통해 모든 구멍이 도금된 상단 및 하단 구리 층을 사용하여 인쇄됩니다. 주석 납, 태양열 도금 트레이스 및 산업 표준 FR 4 라미네이트에 해당하는 패드를 사용하십시오. 개별 헤드 스테이지는 대형 타일 PCB 시트에서 절단되고 전자 부품은 태양열로 연결됩니다.
이제 전자 부품을 연결하는 방법을 살펴 보겠습니다. 전자 부품의 병사를 준비하기 위해 회로 기판의 부품을 구성하여 군용 준비를 시작합니다. 납땜할 주석 납 패드에 소량의 판매를 놓고 군인 다리미의 끝을 가까이 가져와 사슴에서 녹입니다.
솔저에서 패드로, 캐패시터, 먼저 저항, 그 다음, 연산 증폭기가 그 뒤를 잇습니다. 연산 증폭기는 과열에 의해 파괴 될 수 있기 때문에 가변 열 군인 총이며 군인을 녹이는 데 필요한 가장 낮은 열입니다. 좋은 군인 관절을 만드는 데 사용되는 가열 시간을 최소화하는 것이 가장 좋습니다.
우리는 통신 또는 전력 트레이스를 따라 soldier를 적용하여 발자국 패드로 흐르는 작은 저장소 또는 soldier를 만드는 것이 편리하다는 것을 알게 되었습니다. 이제 O 미터를 사용하여 저항 양단의 저항이 예상 값을 충족하는지 테스트합니다. 각 패드를 면밀히 검사하여 병사가 인접한 패드를 연결하거나 다리를 놓지 않는지 확인하십시오.
여기에 병사 다리가 있다면 병사를 녹이고 핀셋을 사용하여 다리를 부수십시오. 이제 테더 인터페이스를 조립하고 제작하는 방법을 살펴보겠습니다. 먼저 기계적 지지를 위해 19 핀 A BS 소켓의 사용하지 않는 포트 중 하나에 19 게이지 피하 튜브 조각을 삽입합니다.
암핀과 페놀 핀을 A BS 소켓에 연결하기 위해 2cm 길이의 절연 자성선 조각 6개를 자릅니다. 이제 각 핀에 소량의 숄더를 사용하여 팁에서 핀을 가열하여 암 핀을 자기 와이어에 숄더링합니다. 헤드 스테이지의 테더 쪽에 있는 패드 위에 수암 milax 핀을 놓고 PCB 위에 핀을 꽉 쥐어 압력이 잘 맞도록 합니다.
그런 다음 각 핀을 각 패드에 순서대로 판매했습니다. 그런 다음 링 너트를 신경 임플란트 커넥터 위에 놓고 모든 암 핀을 플라스틱 베이스의 원하는 슬롯에 밀어 넣습니다. A BS 소켓 커넥터 상단에 아크릴 접착제를 바르고 헤드 스테이지 바닥에 고정합니다.
마지막으로 19게이지 튜브를 헤드 스테이지의 테더 쪽에 붙여서 지지합니다. 이제 전체 집적 회로와 노출된 금속 표면이 5분 에폭시로 노출된 경우 헤드 스테이지를 방수하기 위해 헤드 스테이지를 방수하는 방법을 살펴보겠습니다. 초기 경화에는 5-10분, 영구 경화에는 60분이 소요됩니다.
동물 끝에서 튀어 나온 암 핀 주위의 9 핀 BS 소켓 표면에 공격 후 퍼티를 바릅니다. 최대한의 방수를 위해 A BS 소켓과 BS 플러그를 결합하고 링 너트를 조여야 합니다. 핀 커넥터에 물이 닿지 않도록 인터페이스 주위에 작은 파라 필름 스트립을 감습니다.
이제 여기에 표시된 몇 가지 대표적인 결과를 보여 드리겠습니다. 성공적인 녹음의 예로. 좋은 녹음은 이동 중에 끊김 없이 입력 소스 신호를 따릅니다.
전기생리학 또는 LFPS에 대한 좋은 참고 자료는 인용 2를 참조하십시오. 특정 입력 채널을 통해 전류를 전달할 때 사용자는 신호가 인접 채널로 혼선되지 않도록 해야 합니다. 이는 각 채널을 통해 신호를 전달하고 다른 모든 채널의 출력을 테스트하여 수행할 수 있습니다.
채널 간에 누화가 있는 경우 참조 문서 3을 참조하여 유용한 제안을 확인하십시오. 사용자는 헤드 스테이지가 동물의 머리 위에 평평하게 위치하거나 추가 채널로 배치되기를 원할 수 있습니다. 우리는 일단 마스터되면 추가 채널 및 구성으로 이러한 헤드 스테이지를 성공적으로 제조했습니다.
이 기술은 조립 라인 방식으로 수행하여 동시에 여러 헤드 스테이지를 구축할 수 있으므로 복제 가능성을 확립하고 손상된 헤드 스테이지에 대한 빠른 백업을 제공할 수 있습니다. 이 절차는 다양한 신경 전달 물질 및 신경 조절제가 뇌의 기억 메커니즘에 어떻게 기여하는지 조사하기 위해 표적 약물 주입 또는 광유전학적 자극과 같은 다른 방법과 함께 사용할 수 있습니다. 그리고 우리는 이 기술의 조합을 사용하여 쥐 해마의 뇌 리듬을 기록하고 수정하여 기억 성능을 예측했습니다.
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이 기사는 동시 신경 기록 및 자극이 가능한 저비용 경량 헤드스테이지 전압 증폭기 시스템 구성 방법을 제시합니다. 이 장치는 수영하는 동물에 사용하도록 설계되었으며 방수 처리할 수 있습니다.
This method enables cost-effective, customizable neural interface hardware for preclinical neuroscience research, supporting simultaneous recording and stimulation in behaving models. By reducing financial barriers and enabling waterproof designs, it expands access to mechanistic studies of cognition and memory in aquatic mazes, facilitating target validation and pathway interrogation in early discovery.
The method integrates into early discovery workflows by enabling hypothesis-driven neural circuit interrogation prior to lead identification, supporting mechanistic de-risking through causal manipulation and readout.