마우스의 전기 생리 녹음을위한 설계 및 초경량 무게의 제작, 조정 가능한 다중 전극 프로브

이 절차의 전반적인 목표는 모든 뇌 영역을 표적으로 하도록 맞춤화할 수 있고 다양한 소동물 종에 사용할 수 있도록 쉽게 확장할 수 있는 상업적으로 이용 가능한 부품에서 독립적으로 조정 가능한 전극을 갖춘 견고한 초경량 임플란트를 설계하고 제작하는 것입니다. 먼저, 관심 있는 뇌 영역을 식별하고 기록 전극의 배열을 매핑해야 합니다. 이것은 드라이브 본체와 드라이브 바닥의 디자인을 결정합니다.

두 번째 단계는 개별 마이크로 드라이브와 견고한 작업 소프트웨어를 사용하여 전극을 운반할 상단 부품을 수용할 드라이브 본체를 만드는 것입니다. 다음으로, 전극용 가이드 튜브와 차폐 콘을 포함하는 바닥 조각이 준비됩니다. 마지막 단계는 하단 부품을 드라이브 본체에 삽입하고, 개별 마이크로 드라이브를 구성하고, 전자 인터페이스 보드를 부착하고, 마이크로 드라이브에 전극을 장착하여 하이퍼드라이브를 완전히 조립

궁극적으로 하이퍼드라이브가 이식되고 여러 뇌 영역에서 단일 단위 기록을 얻을 수 있습니다. 하이퍼드라이브는 쉽게 사용자 정의하고 확장할 수 있기 때문에 다양한 동물 모델에서 작업하는 연구원의 수에 도움이 될 것입니다. 따라서 견고하고 가벼운 임플란트를 사용하면 안정적인 신경 앙상블 녹음을 얻을 수 있고 정신 물리학적 작업을 수행하는 동안 마우스가 자유롭게 행동할

절차를 시작하려면 관심 있는 뇌 영역을 식별합니다. 우리의 경우, AP 좌표가 음수 2.3에서 음수 2.7mm인 측면 젠트 핵입니다. LGN이 가장 넓으며 이 영역은 드라이브 바닥을 설계하는 데 사용됩니다.

솔리드 작업 소프트웨어를 열고 정면 평면을 선택합니다. 스케치 기능을 사용하여 드라이브의 2D 프로파일을 그리며, 여기에는 드라이브 베이스 핸들과 폴리아미드 하프 슬롯의 윤곽이 포함됩니다. 윤곽선에 열린 간격이 없는지 확인합니다.

그런 다음 정면 평면과 오른쪽 평면을 모두 선택하고 축 만들기를 클릭합니다. 그런 다음 회전된 보스 기본 기능을 클릭합니다. 파란색 2D 프로파일을 선택한 다음 축을 중심으로 2D 프로파일을 360도 회전합니다.

3D 드라이브 베이스를 만들려면 방향 1에서 블라인드를 클릭하고 회전 각도로 360도를 입력합니다. 그런 다음 강조 표시된 윤곽을 선택하고 회전 기능을 사용하여 윤곽을 중심 축을 기준으로 13도 회전하여 하나의 폴리아미드 절반 슬롯을 만듭니다. 그런 다음 핸들의 윤곽을 선택하고 중심 축을 기준으로 15도 회전하여 두 번째 구동 핸들을 만듭니다.

피쳐 메뉴의 원형 패턴 기능을 사용하여 원형 패턴을 클릭하고 중심축을 회전축으로 선택합니다. 각도로 180도를 선택하고 인스턴스 수로 2를 선택하고, 16개의 폴리아미드 절반 슬롯을 작성하기 위해 패턴화할 피쳐에서 첫 번째 핸들을 선택했는지 확인합니다. 원형 패턴 기능을 사용하여 첫 번째 폴리아미드 절반 슬롯을 패턴화할 피쳐로 선택합니다.

인스턴스 수에 16을 입력하고 각도에 22.5도를 입력하여 패턴을 16회 반복합니다. 참조 형상(Reference Geometry) 아래에 있는 평면(plane) 탭을 클릭하여 새 평면을 정의합니다. 폴리아미드 상단 슬롯 중 하나의 양면을 선택하여 새 평면을 작성합니다.

이 평면은 리셉터클이 진행되는 곳입니다. 나사 구멍과 폴리아미드 구멍의 원형 윤곽을 이 평면에 스케치합니다. 안티 토크 레일의 경우 폴리아미드 상단 슬롯의 양쪽 사이에 중심선을 정의합니다.

그런 다음 한 반경을 중심에 두는 중심선에 수직인 두 개의 원을 만든 다음 중간 윤곽을 다듬어 나사 구멍, 폴리아미드 구멍 및 토크 방지 레일을 포함한 마이크로 드라이브 소켓을 만들어 토크 방지 레일을 그립니다. 돌출 보스 베이스를 클릭하여 토크 방지 레일을 만들고 위쪽으로 10mm, 아래쪽으로 2mm의 블라인드 돌출을 선택합니다. 그런 다음 필렛 함수를 사용하여 가장자리에 0.3mm 필렛을 추가합니다.

나사 구멍과 폴리아미드 구멍의 강도를 더 높이려면 돌출, 절단을 클릭하고 블라인드를 선택합니다. 아래로 내려가는 것과 위로 올라가는 몇 밀리미터 모두에 대해 3mm 절단. 그런 다음 중심을 핸들 상단의 회전축으로 사용하여 마이크로 드라이브 소켓을 16번 패턴화합니다.

드라이브 핸들의 중앙 끝에서 시작하여 중심축을 향하도록 3mm x 3mm 상자를 그립니다. 이것을 2mm 위쪽으로 돌출시킵니다. 돌출 보스 기능을 사용하여 EIB 나사가 나중에 계속될 위치에 1mm 직경의 원을 그립니다.

구멍을 만들기 위해 1.5mm 돌출 절단을 만듭니다. 그런 다음 상자와 구멍을 두 번 패턴화합니다. 원형 패턴 기능을 사용하면 전면 평면에 패턴을 그리고 원형 패턴 기능을 사용하여 무게를 더욱 줄이기 위해 드라이브 본체에 추가 압출 절단을 수행합니다.

그런 다음 표시된 치수를 밀리미터 단위로 사용하여 상단 조각 스케치를 그립니다. 그런 다음 돌출 보스 베이스를 사용하여 3D 모델을 만듭니다. 필렛 기능을 사용하여 모서리에 1mm 필렛을 추가하면 드라이브 설계가 완료되면 드라이브 본체와 상단 부품을 대부분의 3D 프린팅 서비스를 통해 인쇄할 수 있습니다.

이 절차에서는 평평한 표면에 작은 양면 테이프 조각을 놓고 31 게이지 폴리아미드 튜브를 약 8cm 조각으로 자릅니다. 다음으로, 가이드 튜브의 첫 번째 층을 양면 테이프에 가능한 한 서로 가깝게 배치합니다. 그런 다음 폴리이미드 층 위에 소량의 얇은 시아노아크릴레이트 접착제를 두드립니다.

그런 다음 폴리아미드의 두 번째 층을 빠르게 배치합니다. 그런 다음 26 게이지 캐뉼러를 사용하여 광섬유 자리 표시자를 만듭니다. 캐뉼러가 어셈블리에 통합되기 전에 테프론 기반 윤활제를 사용하여 윤활되었는지 확인하십시오.

그런 다음 폴리아미드 다발에 수직으로 4-5mm 에폭시 선을 적용합니다. 에폭시가 굳으면 2-3시간 후에 바닥층에서 테이프를 제거하고 반대쪽에 에폭시를 다시 도포합니다. 에폭시가 굳은 후 다시 26 게이지 캐뉼러를 제거합니다.

면도날을 사용하여 중간을 잘라 두 개의 폴리아미드 매트릭스를 생성하고, 각 매트릭스는 하나의 하이퍼드라이브에 사용할 수 있습니다. 이제 투명 종이 한 장에 콘 템플릿을 인쇄하고 해당 견고한 알루미늄 호일 시트를 자릅니다. 알루미늄 호일에 에폭시 층을 바른 다음 무거운 물체나 나무 못을 사용하여 투명 종이를 빠르게 바르고 에폭시를 매끄럽게 펴서 고르게 분포되도록 합니다.

다음으로 원뿔 템플릿을 잘라내고 악어 클립을 사용하여 함께 고정합니다. 마지막으로, 에폭시를 한 번 더 사용하여 마이크로 드라이브를 조립하기 위해 조각을 영구적으로 부착합니다. 먼저 두 개의 나사를 사용하여 EIB를 드라이브 본체에 부착합니다.

그런 다음 폴리아미드 가이드 튜브 매트릭스를 통해 26 게이지 캐뉼라를 다시 삽입합니다. EIB의 광섬유 구멍을 사용하여 폴리아미드 매트릭스를 드라이브 본체에 정렬하여 가이드 튜브가 EIB에 수직이 되도록 합니다. 그런 다음 에폭시로 매트릭스를 구동 본체에 부착하고 에폭시가 가이드 튜브 또는 구동 본체로 흘러 들어가지 않도록 합니다.

마지막으로, 과도한 에폭시는 드레멜을 사용하여 제거한 후 폴리아미드 매트릭스의 각 가이드 튜브를 구동 본체의 내벽에 있는 해당 브래킷에 매핑합니다. 33 게이지 폴리아미드의 작은 링을 각 가이드 튜브 위에 밀어 넣고 브래킷에 넣습니다. 그런 다음 소량의 시아노아크릴레이트 접착제를 바르고 각 가이드 튜브를 부착합니다.

마지막으로 전체 장치를 에폭시로 구동 본체의 내벽에 부착하고 폴리아미드가 내부 립 바로 위로 돌출되도록 절단합니다. 다음으로, 맞춤형 나사 중 하나를 상단 부품의 중앙 구멍에 끼운 다음 5mm 스프링 중 하나를 끼워 마이크로 드라이브 어셈블리를 만듭니다. 상단 부분의 바깥쪽 구멍을 레일 중 하나 위로 밀어 넣고 나사를 부드럽게 조입니다.

그런 다음 스프링이 최소 압축 길이에 도달할 때까지 나사를 조입니다. 그리고 각 레일 마이크로 드라이브에 대해 이 과정을 반복합니다. 그런 다음 구동 어레이를 거꾸로 뒤집고 가이드 튜브 매트릭스의 배열을 기록해 둡니다.

나중에 각 마이크로 드라이브에 해당하는 가이드 튜브의 위치를 매핑하는 데 사용됩니다. 그런 다음 해당 마이크로 드라이브의 ID를 기록합니다. 이제 드라이브 베이스 하단에서 각 가이드 튜브에 폴리 IDE 튜브를 삽입합니다.

캐리어 튜브가 완전히 내려간 마이크로 드라이브 상단에서 1-2mm 연장되도록 합니다. 그런 다음 해당 마이크로 드라이브의 ID를 기록합니다. 사진에.

폴리아미드 튜브를 에폭시로 마이크로 드라이브 지지대에 부착하고 마이크로 드라이브를 통해 스프링이나 나사에 닿지 않도록 주의합니다. 그런 다음 마이크로 드라이브 나사 머리의 높이에서 모든 폴리이미드 튜브를 절단하고 폴리이미드 매트릭스의 바닥에서 플러시합니다. 그런 다음 두 개의 나사를 사용하여 EIB를 드라이브 베이스에 장착합니다.

이 시점에서 드라이브 어레이는 스테레오 TRO 또는 테로로 로드될 준비가 되었습니다. 적재 후 드라이브를 뒤집고 드라이브 위로 차폐 콘을 조심스럽게 내려 바닥 조각만 돌출되도록 원뿔을 에폭시로 드라이브 본체에 부착하여 차폐 콘을 고정합니다. 콘을 부착한 후 작은 스테인리스 스틸 와이어 조각을 벗겨 EIB에 고정합니다.

원뿔의 내부 알루미늄 부분을 바늘로 긁고 은색 페인트를 사용하여 강선을 원뿔에 접지합니다. 은색 페인트가 마르면 에폭시를 약간 뿌려 보강합니다. 다음은 하이퍼드라이브를 이식한 자유롭게 움직이는 마우스의 이미지입니다.

다음은 이 마우스에서 두 개의 단일 단위 파형 녹음의 예입니다. 여기에 보이는 것은 쥐 뇌의 관상 부분으로, 일부 전극이 내려간 측면 간핵을 강조합니다. 다음은 시각적 자극에 정렬된 두 개의 LGN 뉴런의 파라 자극 시간 히스토그램의 예입니다.

다음은 다른 전극 세트가 내려진 해마를 강조하는 관상 단면도입니다. 해마 잔물결의 국소 필드 전위 기록의 예가 여기에 나와 있습니다. 적절한 경험을 통해 새로운 하이퍼드라이브를 하루 이내에 조립할 수 있습니다. 이 절차에서 개발된 드라이브는 뉴런의 식별된 하위 집단을 자극하고 기록하기 위해 광유전학과 같은 다른 기술과 결합될 수 있습니다.