Name: 작은 동물의 만성 신경 레코딩을위한 초경량 동력 Microdrive의 설계 및 조립 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-11-08T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 29 s
Description: 학습하세요 초경량 동력 마이크로드라이브 조립 방법으로 자유롭게 행동하는 소형 동물에서 만성 신경 기록을 수행하는 기술을 익히세요. 이 프로토콜은 비용 효율적이고 재현 가능한 전기생리학 연구에 필수적입니다.

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이 작품은 에스터와 요셉 Klingenstein 기금, 일행 기금 기금에서 지원하고, 1R01NS066408-01A1을 NINDS되었습니다.

1. 구성 요소의 개요 <ol><li> 전체 microdrive은 몇 가지 주요 구성 요소 (그림 1)으로 구성되어 있습니다 : 드라이브의 상부, 잘게 스레드의 출력 샤프트와 모터, 전극을 운반 및 전기 연결 지점을 제공하는 스레드 셔틀 역할을하는 섀시 및 Omnetics (또는 이에 상응하는 금액)의 커넥터. </li><li> 섀시, 전극 셔틀 및 전극 셔틀 튜브는 3D CAD 소프트웨어 (SolidWorks)로 설계되었으며, 지역 정밀 기계공에 의해 가공 된 사용자 정의 구성 요소입니다. 다른 모든 구성 요소는 상업적으로 사용할 수 있습니다. </li><li> 전극 셔틀 튜브는 스테인레스 스틸 피하 튜브 (0.0293 &quot;OD X 0.00975&quot;ID)에서 선반과 크기로 절단하는 동안 섀시 및 셔틀은 가벼운 polyetherimide (PEI)에서 가공되어 있습니다. 이러한 구성 요소는 다른 소재로 절단 할 수 있지만, 우리는 PEI와 스테인레스 스틸은 오른쪽 기계의 균형, 힘, 그리고 w가있는 것으로 나타났습니다우리의 응용 프로그램을위한 8. </li><li> 드라이브, 낮은 DC 전압 스테퍼 모터를 회전 할 수있는 모터 컨트롤러를, 조립하는 것은 필요합니다. 우리는 timestep - 입력을 제공하는 IC 타이머와 함께 3 단계 모터 드라이버 IC (제조업체에서 제공 Faulhaber BLD05002)을 기반으로 사용자 정의 솔루션을 사용합니다. 오프 - 더 - 선반 솔루션의 다양한 (예 : Faulhaber MCBL05002 또는 셔터 계측기 MP-285)도 사용할 수 있습니다. </li></ol> 2. 드라이브 섀시 준비 및 회의 <ol><li> 고급 대각선 절단기로 Omnetics (또는 이에 상응하는 금액) 커넥터의 하단에있는 연락처 핀을 잘라 - 후면 행에 1.5 mm, 맨 앞줄 (그림 2A)를 1mm합니다. 드라이브 섀시와 커넥터 사이의 에폭시 결합의 강도를 개선하기 위해 두 구성 요소의 뒷면 표면을 거칠게하는 메스를 사용합니다. </li><li> 메스를 사용하여 와이어 특별시으로 사용하기위한 폴리이 미드 튜브 (0.0113 &quot;ID X 0.0133&quot;OD) 네 개의 15mm 긴 부분을 잘라십오 일. 아래 열린 구멍 (그림 2B)와 작은 부사장에 섀시를주의 깊게을 확보. 섀시에 폴리이 미드 튜브를 연결하는 시아 노 아세틸렌 접착제를 사용하십시오. 그들은 후면 섀시 표면과 수세식 누워 그림 2B와 같이 서로 지향 평행해야합니다. </li><li> 일단 건조, 길이 약 6mm에 튜브를 폴리이 미드 및 폐기물 섹션을 제거 잘라. 나머지 튜브는 섀시의 하단 가장자리에서 약 3mm해야합니다. </li><li> headstage 또는 케이블과 짝짓기에 적절한 등급을 보장하기 위해 커넥터는이 튜브를 폴리이 미드와 섀시 표면 (그림 2B)와 평행 위의 몇 mm를 장착해야합니다. , 커넥터를위한 작은 받침대를 구성하는 맨 위 핀의 짧은 행으로 상단에 배치하고, 커넥터 주변에 더 많은 에폭시를 추가 할 에폭시 (토르 인감)을 사용합니다. 에폭시가 완전히 치유 될 때까지 진행하지 마십시오. </li><li> 부사장에서 섀시를 제거로 전송모터 컨트롤러에 연결 할 수있는 지그가 직면하고있는 드라이브의 앞 표면과와 방향 (즉, 우리의 경우에,이 지그는 단순히 짝짓기 Omnetics이 한 말에 부착 커넥터와 단단한 막대입니다.) 섀시의 구멍을 통해 모터 전선을 안내하고 자료의 홈에 모터를 밀어 넣습니다. 모터와 드라이브 샤프트는 섀시에 평행하게 바닥면에 대한 snuggly에 맞게해야합니다. </li><li> 섀시에 에폭시 모터를, 드라이브 샤프트 나 전극이 설치 될 공간 (그림 4 토르 인감 배치를 참조)를 방해하지 돌봐. 에폭시는 치료 할 수 있습니다. </li><li> 커넥터가 액세스 할 수 있도록 섀시를 회전 할 수 있습니다. 모터 전선을 지원하고 실수로 파손을 방지, 그들은 섀시에서 나올 전선에 빠른 설정 에폭시의 작은 방울을 추가 할 수 있습니다. 커넥터의 해당 연락처 (그림 2A)에 트림, 스트립, 그리고 납땜은 선. 모터로 테스트두 방향으로 부드러운 샤프트 회전을 보장합니다. </li></ol> 3. 전극 셔틀 조립 <ol><li> 녹음에서 모션 유발 유물의 가능성을 최소화하기 위해, 그것은 전극 셔틀 버스 섀시에 snuggly 맞는 것이 중요합니다. 모터 축에 그것을 스레딩 및 저속에서 샤프트의 전체 길이를 그걸 실행하여 셔틀의 발작을 테스트합니다. 드라이브에 셔틀 버스를 쐐기하므로 오버 torquing 모터가 영구적으로이 단계에서 플라스틱 엔지니어를 손상하는 것은 매우 쉬운 일이다.에게하지 않도록주의 이전에 회전 모터 축이 회전 멈 추면, 엔지니어가 손상 될 수 있습니다. </li><li> 셔틀은 축 아래로 원활하게 실행되지 않는 경우, 섀시 표면과 쓰레기의 드라이브 나사를 검사한다. 고급 포셉 또는 압축 공기 일부 가벼운 미네랄 오일를 다시 셔틀 맞춤의 코트 스레딩을 제거합니다. </li><li> 셔틀은 너무 꽉 경우, 아프로 방해 물질을 제거 포셉 및 미세 그레인 숫돌을 사용하여셔틀의 m 편. 균등 물질을 제거하는데주의를 기울여야. </li><li> 셔틀 버스는 젖힌 채, 여행, 접착제 한 후 섀시 표면 사이의 간격을 입력 할 수있는 셔틀 버스에 투명 필름의 작은 조각 중에만한 대화 것과 같은 너무 느슨한 경우. </li><li> 셔틀 버스가 제대로 맞게되면, 샤프트에서 셔틀 버스를 제거하고 셔틀에 4 개의 구멍의 각에 스테인레스 스틸 셔틀 튜브 중 하나를 누르십시오. 각 네 가지 튜브의 수세식의 끝 (그림 3)와 셔틀을 중심으로해야합니다. 관의 기초에 적용 시아 노 아세틸렌 접착제의 작은 방울로를 고정합니다. 접착제는 셔틀의 가장자리 또는 튜브에 얻을 수 있도록하지 정말 조심해야 해. </li><li> 드라이브 샤프트에 다시 완성 된 전극 셔틀 버스를 스레드 및 스레딩의 기본에 모든 방법을 내려 보내. </li></ol> 4. 가이드 튜브와 전극 설치 <ol><li> 의 잘라 네 25mm 긴 섹션 tubin을 폴리이 미드g 전극 가이드 용으로 사용 (0.0045 &quot;ID X 0.006&quot;OD). 또한, 조립시 위치에 가이드 튜브를 개최 더미 전극으로 사용하는 40mm 섹션에 4 개의 전극을 잘라. (이 더미 전극은 조립에 있으며, 기록에 사용할 수 없기 때문에 각 어셈블리에 대해 동일한 사항을 다시 수있다. 주) 전극 이외의 ~ 10mm를 확장하는 등 더미 전극에에 관의 각 부분을 슬라이드 관의 끝. </li><li> 그림 4A과 같이 각 섀시에 튜브를 폴리이 미드 마련합니다. 이것은 전극 가이드의 끝 될 것입니다 서로 플러시하고 모터 샤프트의 기본으로 정렬, 전극 셔틀 향해 아웃 splaying과 반대는 드라이브의 하단에 수렴 끝납니다. 편의점 - 캐스트의 작은 금액을 섞어서 전극 가이드의 맨 끝에 아래 약 2mm를 적용 할 수 있습니다. 건조 할 수 있습니다. </li><li> 더미 전극을 제거하고 위치를 변경 전극의 자유 단부는 안내그들은 드라이브의 하단에 꼭 번들을 형성하는. 그것은 일시적으로 장소 (그림 4B)에서 잡아 좋은 와이어를 사용하는 것이 도움이 될 수 있습니다. 더 많은 편의점 - 캐스트와 새로운 위치를 수정합니다. 건조 할 수 있습니다. </li><li> 날카로운 메스로, 그들은 microdrive의 하단 넘어 확장 전극 가이드 튜브를 잘라. 주입하면,이 튜브는 드라이브 (두개골에 휴식)의 하단에서 뇌의 표면에 전극을 안내 할 것입니다. 따라서 튜브가 줄어들해야되는 길이는 주입 사이트 (그림 5)의 해부학 적 구조에 따라 달라집니다. 노래하는 새는 경우이 약 1.5 mm입니다. </li><li> 커넥터에 전극을 연결하려면, 절연 백금 와이어의 30mm 긴 섹션 (0.003 &quot;다이아.) 잘라 한쪽 끝에서 단열재의 1mm를 벗길. 커넥터에서 신호 핀 중 하나에 솔더가. 아래에 와이어를 숙이세요 커넥터 및 와이어 가이드 튜브 중 하나를 통해 밀어은. t의 가이드 슬롯 주위에 와이어 조롱를 당겨하고 싸다섀시 그는 맨. </li><li> 가위 나 미세 절단기로, 길이 ~ 25 mm까지 전극을 잘라. 전극을 절곡하거나 팁을 손상시키지 않고이 작업을 수행하는주의를 기울여, 하나가 발생하는 경우, 전극을 사용할 수 없습니다. 샤프트의 상단에있는 지금 전극 셔틀, 폴리이 미드 관에 전극을 삽입하고 셔틀의 스테인레스 스틸 튜브를 통해 뽑아. 전극의 끝은 폴리이 미드 튜브의 하단 끝과 수세식이라는 것을 이러한 배치합니다. 셔틀 튜브 위의 전극 1mm를 잘라. </li><li> 포셉의 훌륭한 세트로, 전극의 지난 2 mm와 백금 와이어의 마지막 2mm에서 절연 제를 제거. 셔틀 튜브에 전극을 위치를 변경, 튜브에 백금 와이어를 삽입하고 튜브에 텅스텐 와이어의 짧은 1mm 섹션 (0.008 &quot;다이아)를 슬라이딩하여 두 가지를 핀.이 두 가지를 모두 제공합니다 빡빡 적합해야 전극과 전선 (그림 사이의 기계적 및 전기적 연결3). </li><li> 지속적인 운동을 보장하기 위해 드라이브 샤프트의 길이를 아래로 셔틀 버스를 운영합니다. </li><li> 모든 전극이 설치 될 때까지 4.5-4.8를 반복합니다. </li><li> 접지 와이어로 사용하기 위해 실버 와이어 30mm 긴 섹션 (0.005 &quot;다이아)를 자른다. 접지 핀 한쪽 끝과 납땜 오프 스트립 단열재의 1mm입니다. </li></ol> 5. 최종 조립 및 사전 주입 준비 <ol><li> 가이드 튜브에 대한 전극의 마찰을 줄이기 위해 가벼운 미네랄 오일과 함께 가이드 튜브를 채 웁니다. 모세관 현상 한 단부에 위치 기름 한 방울에서 튜브를 작성하기에 충분합니다. </li><li> 모터와 전극을위한 보호 커버를 만들려면 12mm 투명성의 X 25mm의 사각형을 잘라 U-형상 폭으로를 접어. 섀시 (그림 6)의 외부 표면에 접착제 뚜껑을에 시아 노 아세틸렌 사용합니다. 15mm에게 투명성 × 6 밀리미터 사각형을 잘라 커넥터 주변에 접착제를에, 시아 노 아세틸렌 사용합니다. interfer을 예방하려면커넥터와 줬어은 투명성의 긴 가장자리 커넥터의 상단 가장자리로 플러시해야합니다. </li><li> 주입에 앞서, 10 분의 10시 1분 DI 물 표백 솔루션으로 확장 전극을 낮추는 방법으로 전극과 가이드 튜브를 소독. 그런 다음, 멸균 물을 완전히 플러시. </li><li> 단계 2.5에서 사용 된 것과 유사한 지그는 주입시 stereotaxic 속이는에서 microdrive를 개최하는 데 사용할 수 있습니다. </li></ol> 6. 대표 결과 이 프로토콜은 약 5 시간이 필요 손을의 에폭시 건조하는 접착제에 사이 사이 추가 6-8 시간과 조립 시간. 그러나, 한번 microdrive가 처음 조립 된, 그것은 미만 2 시간에 재사용 (즉, 전극, 전극 가이드 튜브 및 전극 와이어를 교체 할 수 있습니다)을 준비 할 수 있습니다. 이 프로토콜에 따라 얻은 녹음의 품질과 문자는 물론,에 따라 부분에있을 것입니다기록 대상, 전극의 선택 및 headstage 또는 microdrive의 추가 상류에서 수행하는 처리. 이 옆, 그것은 열 개 이상의 주 시간이 기간 동안 행동 동물에서 안정적인 레코딩을 취득 할 수 있습니다. 행동 여자 가수의 archistriatum (RA)의 강력한 핵에서 하나의 단위 레코딩의 예는 7A 그림에 표시되어, 같은 지역에서 여러 유닛 활동은 그림 7B에 표시됩니다. <img alt="그림 1" src="/files/ftp_upload/4314/4314fig1.jpg" /> 그림 1. 조립 방문객 microdrive의 3D 모델입니다. 은 (i) 섀시, (ii) 스레드의 출력 샤프트와 모터, (III) 전극 셔틀, (IV) 셔틀 튜브 (V) 전극 (VI) 전극 가이드 튜브, 그리고 (VII : microdrive은 몇 가지 주요 구성 요소로 구성되어 ) 커넥터. <img alt="그림 2" src="/files/ftp_upload/4314/4314fig2.jpg" /> 그림 2. A)커넥터에 대한 모델 및 연결 다이어그램. 자동차 와이어 : B, 난, 난. 전극 와이어 : C, D, E, F. 접지 와이어 : K. 보조 장비에 사용할 수있는 모든 다른 핀. B) 커넥터의 사진 토르 인감 에폭시로 섀시에 부착. 커넥터 및 기본 와이어 가이드 튜브 모두의 위치를​​ 확인합니다. 명확하고, 따라서, 위치 건조에 가이드 튜브를 가지고있는 시아 노 아세틸렌 접착제는 이미지에서 표시되지 않습니다. <img alt="그림 3" src="/files/ftp_upload/4314/4314fig3.jpg" /> 그림 3. 전극 셔틀 조립체. <img alt="그림 4" src="/files/ftp_upload/4314/4314fig4.jpg" /> 그림 4. A) 전에 편의점 - 캐스트를 적용하는 섀시에 위치 전극 가이드 튜브. B) 전극이 병렬로 드라이브의 하단을 종료하려면, 편의점 - 캐스트의 마지막 한 방울를 추가하기 전에 꼭 번들로 가이드 튜브의 하단 끝을 가져와. 그림 5는. 전극 가이드 튜브는 드라이브의 하단 넘어 확장하는 금액은 주입 사이트의 해부학 적 구조에 의해 지정됩니다. 그림은 가이드 튜브의 길이를 결정하기위한 관련 규격을 보여줍니다. 여자 가수에 주입의 경우, 1.5 mm가 충분합니다. <img alt="그림 6" src="/files/ftp_upload/4314/4314fig6.jpg" /> 그림 6. 보호 커버 부착으로 완료 동력 microdrive. <img alt="그림 7" src="/files/ftp_upload/4314/4314fig7.jpg" /> 그림 7. 행동 얼룩말 핀치의 archistriatum의 강력한 핵 (RA)에서 대표 녹음. A) 단일 유닛 활동은 10MΩ 백금 - 이리듐 전극을 기록했다. 탑 : 예를 들어 녹화를 주입 한 후 일주했다. 아래 : 예를 들어 녹음 같은 전극에서이상과 같이, 아홉 주 후에. B) 1MΩ 백금 전극으로 기록 된 멀티 유닛 활동. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/4314/4314fig7large.jpg" target="_blank">큰 그림을 보려면 여기를 클릭하십시오</a> . 추가 파일 : 섀시, 셔틀 버스 및 전극 튜브는 SolidWorks 2010 CAD 소프트웨어와 함께 설계되었습니다. 이러한 부분 파일은 독점적 (*. sldprt)와 공급 업체 중립적 인 (*. IGES) 형식 모두 제공 및 생산 도면을 PDF 형식으로 제공됩니다 치수입니다.

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관심 없음 충돌이 선언 없습니다.

건축과 적절한 치료 가져옵니다 경우에만 여기에 제시된 프로토콜은 최소한의 모션 유물과 고품질 녹음 할 수있는 장치에서 발생합니다. 섀시의 셔틀의 운동은 매우 중요합니다 경우 : 너무 세게과 모터를 과부하의 위험 높은, 너무 헐렁하고 중요한 모션 아티팩트의 위험이 높아집니다. 이상적인 맞는 셔틀 버스 위치 또는 와글 와글의 틸팅 출력없이 나사 샤프트의 전체 길이를 여행 할 수 있습니다. 기록 전극의 선택은 마찬가지로 중요합니다, 재료, 임피던스, 절연 및 팁 프로파일의 선택은 조직 반응성, 잡음 비율 장기적인 안정성과 신호에 영향을 미칠 수 있습니다. 우리의 애플리케이션의 경우, 우리는 하이 임피던스 (5 10MΩ) 백금 - 이리듐 microelectrodes가 높은 신호 대 잡음 비율 (그림 7)과 안정적인 단일 단위 녹음을 생산하는 것으로 확인되었습니다, 다른 응용 프로그램은 더 나은에 의해 제공 될 수 있습니다다른 전극. 전극 선택의 비교적 ...

<table border="1"&gt;<tbody&gt;<tr&gt;<td<strong항목의&gt; 이름</strong</td&gt;<td<strong&gt; 회사 소개</strong</td&gt;<td<strong&gt; 카탈로그 번호</strong</td&gt;<td<strong&gt; 코멘트</strong</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; 섀시</td&gt;<td&gt; 사용자 정의</td&gt;<td</td&gt;<td&gt; PEI에서 잘라 내기</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; 전극 셔틀 버스 운행</td&gt;<td&gt; 사용자 정의</td&gt;<td</td&gt;<td&gt; PEI에서 잘라 내기</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; 셔틀 튜브</td&gt;<td&gt; 사용자 정의</td&gt;<td</td&gt;<td&gt; 스테인리스에서 잘라 내기</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; 커넥터</td&gt;<td&gt; Omnetics</td&gt;<td&gt; A7886-001</td&gt;<tdA7877-001에&gt; 메이트</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; 모터 w / 엔지니어</td&gt;<td&gt; Faulhaber</td&gt;<td&gt; 0206-A-001-B-021-47 : 1</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; 와이어 가이드</td&gt;<td&gt; 소형 부품, Inc의</td&gt;<td&gt; SWPT - 0113-12</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; 전극 가이드</td&gt;<td&gt; 소형 부품, Inc의</td&gt;<td&gt; SWPT - 0045-12</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; 10MΩ PT-IR 전극</td&gt;<td&gt; Microprobes, Inc의</td&gt;<td&gt; PI2PT310.0H3</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; 플래티넘 와이어</td&gt;<td&gt; AM 시스템</td&gt;<td&gt; 772000</td&gt;<td&gt; 전극 와이어의 경우</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; 실버 와이어</td&gt;<td&gt; AM 시스템</td&gt;<td&gt; 786000</td&gt;<td&gt; 접지 와이어의 경우</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; 텅스텐 와이어</td&gt;<td&gt; AM 시스템</td&gt;<td&gt; 797000</td&gt;<td&gt; 전극 핀의 경우</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; 투명성</td&gt;<td&gt; 3M</td&gt;<td&gt; AF4300</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; 토르 인감</td&gt;<td&gt; Varian</td&gt;<td&gt; 9530001</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; 편의점 - 캐스트</td&gt;<td&gt; WPI</td&gt;<td&gt; 편의점 - CAST</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; 시아 노 아세틸렌</td&gt;<td&gt; Krazy 접착제</td&gt;<td&gt; KG517</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; 빠른 설정 에폭시</td&gt;<td&gt; Hardman</td&gt;<td&gt; 04,001</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; 라이트 미네랄 오일</td&gt;<td&gt; 시그마</td&gt;<td&gt; M5310</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; 염소 표백</td&gt;<td</td&gt;<td</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; 대각선 절단기</td&gt;<td</td&gt;<td</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; 메스 블레이드</td&gt;<td</td&gt;<td</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; 집게</td&gt;<td</td&gt;<td</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; 드라이브 지그</td&gt;<td&gt; 사용자 정의</td&gt;<td</td&gt;<td&gt; 에폭시 주사기이나 스틱에 결합 커넥터</td&gt;</tr&gt;<tr&gt;<td&gt; 작은 부</td&gt;<td</td&gt;<td</td&gt;<td</td&gt;</tr&gt;</tbody&gt;</table

작은 동물의 만성 신경 레코딩을위한 초경량 동력 microdrive의 설계 및 조립

Design and Assembly of an Ultra-light Motorized Microdrive for Chronic Neural Recordings in Small Animals

만성 자유롭게 행동 동물의 뉴런의 인구에서 기록 할 수있는 능력은 탐색 한 등의 자연 행동, 결정 2,3을 만드는 다양한 하부 신경 회로의 기능을 해부하기위한 소중한 도구를 입증하고있다 복잡한 모터 시퀀스 4 세대 , 5,6. 정밀 가공의 진보는 마우스와 노래하는 새는 등의 작은 동물에서 만성 녹음에 적합한 경량 장치의 제조를 사용할 수 있습니다. 작은 원격 제어 모터와 전극 위치를 조정 할 수있는 능력은 또한 동물 취급을 줄임으로써 다양한 행동 상황에서 녹음 수율을 향상 시켰습니다. 6,7 여기 작은 동물의 장기 만성 레코딩을위한 초경량 동력 microdrive를 구축 할 수있는 프로토콜을 설명합니다. 우리 디자인은 이전 게시 된 버전 7에서 진화, 그리고 사용 편의성과 비용 effecti에 적응되었습니다veness 더 실용적이고 연구자의 다양한 액세스 할 수 있습니다. 이 검증 된 설계 8,9,10,11은 ~ 5 mm의 범위 전극의 미세 원격 위치를 허용하고 완벽하게 조립하면보다 750 밀리그램 무게. 우리는 사용자 정의 microdrive 구성 요소에 대한 3D CAD 도면을 포함하여 이러한 드라이브를 구축하고 조립하는 방법에 대한 전체 프로토콜을 제시한다.

디자인, 제조 및 초경량 전동 microdrive의 조립이 설명되어 있습니다. 이 장치는 작은 행동 동물의 단일 단위의 만성 레코딩을위한 비용 효율적이고 사용하기 쉬운 솔루션을 제공합니다.

작은 동물의 만성 신경 레코딩을위한 초경량 동력 Microdrive의 설계 및 조립

자유롭게 행동하는 동물의 뉴런 집단으로부터 만성적으로 기록할 수 있는 능력은 ...의 기능을 분석하는 데 매우 귀중한 도구임이 입증되었습니다.

이 절차의 전반적인 목적은 행동 중인 소형 동물로부터 안정적인 세포 외 기록을 수행하기에 적합한 초경량 전동 마이크로 드라이브를 조립하는 것입니다. 먼저 커넥터와 모터를 섀시에 단단히 장착하여 이를 달성합니다. 두 번째 단계는 섀시에 맞게 셔틀의 모양을 잡고 셔틀 튜브를 부착하는 것입니다.다음으로, 전극 가이드 튜브를 설치하고 기록 전극을 마이크로 드라이브에 장착합니다. 마지막으로, 전극과 배선이 우발적인 손상을 입지 않도록 투명 커버를 씌웁니다. 적절하게 조립 및 이식된 이 마이크로 드라이브는 최대 10주 동안 세포외 활동을 기록하는 데 사용할 수 있습니다.당사의 설계 및 조립 절차는 사용 편의성을 극대화하고 비용을 최소화하기 위해 지속적으로 발전해 왔으며, 이를 통해 이전에 발표된 많은 버전보다 더 광범위한 연구자들이 보다 실용적이고 쉽게 접근할 수 있도록 하였습니다. 여기에 전체 마이크로 드라이브가 표시되어 있습니다. 이는 드라이브의 상부 구조 역할을 하는 섀시, 정밀 나사산 출력축이 있는 모터, 전극을 운반하고 전기적 연결 지점을 제공하는 나사산 셔틀, 그리고 셔틀 튜브, 전극 및 전극 가이드 튜브에 표시된 노에틱스(noetics) 커넥터 등 여러 주요 구성 요소로 이루어져 있습니다.섀시 전극 셔틀과 전극 셔틀 튜브는 3D CAD 소프트웨어로 설계하여 지역 정밀 가공업체에서 제작한 맞춤형 부품입니다. 그 외 모든 부품은 시중에서 구매 가능합니다. 먼저 니퍼를 사용하여 커넥터 하단의 접점 핀을 다듬으십시오.이 도식에 표시된 대로 뒤쪽 핀 열은 1.5 millimeters로, 앞쪽 핀 열은 1 millimeter로 다듬습니다. 그런 다음 개구부가 아래로 향하도록 섀시를 작은 바이스에 조심스럽게 고정하고, 시아노아크릴레이트 접착제를 사용하여 15 millimeter 길이의 폴리아미드 튜브 4개를 섀시 뒷면과 수평이 되고 서로 평행하게 배치되도록 부착합니다. 시아노아크릴레이트 접착제가 마르면 폴리아미드 튜브를 약 6 millimeters 길이로 다듬고 허리 부분을 제거합니다.남은 튜브 섹션은 샤시의 하단 가장자리에서 약 3mm 정도 떨어져 있어야 합니다. 다음으로, 샤시에 에폭시를 사용하여 커넥터를 위한 작은 받침대를 만듭니다. 그 위에 커넥터를 배치하고 커넥터 주변에 에폭시를 추가로 도포합니다.커넥터 표면은 폴리아미드 튜브보다 몇 밀리미터 위에 위치해야 하며 섀시 표면과 평행해야 합니다. 에폭시가 완전히 경화되면, 바이스에서 섀시를 분리하여 전면이 위를 향하도록 지그로 옮깁니다. 그런 다음 섀시의 구멍을 통해 모터 전선을 통과시키고 모터를 베이스의 홈에 밀어 넣습니다.모터와 구동축이 섀시와 평행한지, 그리고 바닥면과 측면에 밀착되었는지 확인한 후, 에폭시를 사용하여 모터를 섀시에 고정하십시오. 에폭시가 경화되면 커넥터에 접근할 수 있도록 섀시를 회전시킵니다. 모터와 전선에 가해지는 기계적 응력을 줄이기 위해, 전선이 섀시에서 나오는 부분에 소량의 속경화 에폭시를 도포하십시오. 이제 전선을 적절한 길이로 자르고 피복을 벗겨 커넥터의 해당 접점에 납땜하십시오.모터의 샤프트가 양방향으로 부드럽게 회전하는지 확인한 후 전극 셔틀 조립을 진행하십시오. 먼저 셔틀을 모터 샤프트에 조심스럽게 끼워 맞춘 다음, 저속에서 드라이브 샤프트의 전체 길이를 따라 위아래로 이동시켜 적절하게 맞는지 테스트하십시오.셔틀은 섀시에 딱 맞게 장착되어야 하며, 드라이브에 끼이거나 모터 샤프트의 회전이 멈춰서는 안 됩니다. 셔틀이 샤프트를 따라 부드럽게 이동하지 않는 경우, 섀시 표면과 드라이브 스크루에 이물질이 있는지 점검하십시오.미세 핀셋이나 압축 공기를 사용하여 이물질을 제거한 다음, 나사산에 가벼운 미네랄 오일을 도포하고 다시 적합성을 확인하십시오. 셔틀이 너무 뻑뻑한 경우, 핀셋과 고운 입자의 숫돌을 사용하여 셔틀 측면의 방해 물질을 제거하십시오. 이때 물질이 균일하게 제거되도록 주의하십시오.마지막으로, 이동 중에 기울어지거나 덜컹거리는 현상이 나타나 셔틀이 헐겁다면, 투명 필름의 작은 조각을 셔틀에 붙여 셔틀과 섀시 표면 사이의 간격을 메워줍니다. 적절하게 맞물리면 셔틀을 샤프트에서 분리하고, 셔틀의 4개 큰 구멍 각각에 스테인리스강 튜브를 압입합니다. 이때 튜브가 셔틀의 중앙에 위치하고, 여기에서 보는 것처럼 4개 튜브의 끝단이 모두 평평하게 정렬되었는지 확인하십시오. 각 튜브의 하단에 시아노아크릴레이트 접착제를 소량 도포하되, 접착제가 셔틀의 가장자리나 튜브 내부로 들어가지 않도록 주의합니다. 접착제가 마르면 완성된 전극 셔틀을 드라이브 샤프트에 다시 끼우고 나사산의 하단 끝까지 완전히 밀어 넣습니다.전극 가이드로 사용할 25 millimeter 길이의 폴리아미드 튜브 4개를 자릅니다. 또한, 조립 과정 중 더미 전극으로 사용할 전극 4개를 40 millimeter 길이로 자릅니다. 각 튜브 섹션을 더미 전극에 끼워, 전극이 튜브 끝단 너머로 약 10 millimeters 정도 돌출되도록 합니다.이제 여기에 표시된 대로 섀시에 폴리아미드 튜브들을 배치하십시오. 소량의 quick cast를 혼합하여 전극 상단 끝에서 약 2mm 아래에 도포하고 건조시킵니다. 다음으로, 더미 전극들을 제거하고 전극 가이드의 자유단을 재배치하여 드라이브 바닥 부분에서 단단한 번들 형태가 되도록 합니다.필요한 경우, 전극을 고정하기 위해 전극 주위에 가는 와이어를 감으십시오. 그런 다음 여기에 표시된 대로 퀵 캐스트(quick cast)를 사용하여 새로운 위치를 고정하십시오. 날카로운 메스를 사용하여 마이크로 드라이브 바닥 너머로 뻗어 나온 전극 튜브 가이드를 다듬으십시오.이 튜브들은 최종적으로 전극을 뇌 표면으로 안내하므로, 선택하는 길이는 삽입 부위의 해부학적 구조에 따라 달라집니다. 그런 다음 30 millimeter 길이의 절연 백금선을 자르고 한쪽 끝에서 1 millimeter의 절연체를 제거합니다. 다음으로, 이를 커넥터의 신호 핀 중 하나에 납땜합니다.그런 다음 커넥터 아래에서 와이어를 구부려 와이어 가이드 튜브 중 하나로 밀어 넣으십시오. 와이어를 팽팽하게 당겨 전극 셔틀이 샤프트 상단에 위치하도록 한 상태로 섀시 상단의 가이드 슬롯으로 가져옵니다. 25 millimeter 전극을 폴리아미드 튜브에 삽입하고 스테인리스 스틸 튜브를 통해 위로 끌어올리십시오.셔틀 내에서 전극의 팁이 폴리아미드 튜브의 하단 끝부분과 일치하도록 배치하십시오. 그다음 셔틀 튜브 상단 1 mm 지점에서 전극을 절단하십시오.미세 핀셋을 사용하여 전극의 끝부분 2mm와 백금선의 끝부분 2mm에서 절연체를 제거합니다. 전극 팁이 가이드 튜브의 바닥과 일치하도록 전극의 위치를 조정합니다. 그 다음 백금선을 셔틀 튜브에 삽입하고, 1mm 길이의 짧은 텅스텐선을 셔틀 튜브에 밀어 넣어 두 선을 함께 고정합니다.전극과 와이어가 밀착되어 기계적 및 전기적 연결이 모두 이루어졌는지 확인합니다. 그런 다음 셔틀을 구동축의 길이를 따라 위아래로 움직여 지속적으로 부드럽게 작동하는지 확인합니다. 모든 전극을 동일한 방식으로 설치한 후, 접지선으로 사용할 30 millimeter 길이의 은선을 자릅니다.전극이 가이드 튜브 벽면에 닿을 때 발생하는 마찰을 줄이기 위해, 한쪽 끝의 절연체를 1 mm 벗겨낸 후 접지 핀에 납땜하십시오. 가이드 튜브 끝에 가벼운 미네랄 오일을 한 방울 떨어뜨려 모세관 현상으로 오일이 튜브 내부로 흡수되게 합니다. 다음으로, 12 mm x 25 mm 크기의 투명 필름 직사각형을 잘라 넓은 U자 모양으로 접으십시오.접착제를 사용하여 이 커버를 섀시의 외면-표면에 부착하십시오. 그다음 15 millimeter × 6 millimeter 크기의 직사각형으로 투명 필름을 자른 후, 시아노아크릴레이트 접착제를 사용하여 커넥터 주변에 고정하며, 이때 투명 필름 조각의 긴 가장자리가 커넥터의 상단 가장자리와 일직선이 되도록 하십시오.최종 장치는 다음과 같은 모습이어야 합니다. 다음 이미지들은 행동 중인 금화조의 arch AUM 강핵(robust nucleus)에서 얻은 대표적인 기록들을 보여줍니다. 첫 번째 이미지는 이식 일주일 후 10 mega platinum iridium 전극으로 기록한 단일 유닛 활성(single unit activity)을 보여줍니다.다음 이미지는 이전 이미지에 사용된 것과 동일한 전극에서 기록한 것이지만, 약 9주 후에 캡처한 결과입니다. 저임피던스 전극을 사용하여 기록의 높은 품질이 계속 유지되고 있음에 주목하십시오. 안정적인 다단위 활동(multiunit activity)을 기록할 수 있습니다.이 마지막 이미지는 1 MΩ 백금 전극으로 기록한 다중 단위 활동(multiunit activity)을 보여줍니다. 조립 절차에 숙달되면, 초기 제작 시의 에폭시 건조 시간을 제외하고 마이크로 드라이브를 완전히 조립하는 데 약 5시간이 소요됩니다. 하지만 재사용을 위한 드라이브 준비는 2시간 이내에 가능합니다.

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Research

연구

JoVE Journal

Neuroscience

신경과학

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