자유롭게 수영 물고기에서 이동 식 Tetrodes에 의해 뉴런의 무선 전기 생리적 기록

자유롭게 수영하는 금붕어의 뇌에서 세포 외 신경 신호를 기록하기위한 새로운 무선 기술이 제시됩니다. 기록 장치는 두 개의 테트로데스, 마이크로 드라이브, 신경 데이터 로거 및 방수 케이스로 구성됩니다. 데이터 로거와 커넥터를 제외한 모든 부품은 맞춤 제작됩니다.

우리는 자유롭게 수영 물고기의 뇌에서 세포 외 신경 신호를 기록하는 새로운 방법을 개발했다. 이것은 하루 물고기 행동의 끝에 신경 기계장치를 공부에 문을 엽니다. 이 방법은 유효하고 방수이므로 물고기가 물 탱크에서 자유롭게 수영하는 동안 녹음할 수 있습니다.

또한, 기록 위치는 내장 된 마이크로 드라이브에 의해 제어 될 수있다. 우리의 실험실 기술자 인 Tal Zoor-Novoplansky는이 절차를 시연하는 데 도움이 될 것입니다. 하우징을 구성하려면 19mm x 29밀리미터의 치수를 가진 황동 플레이트를 1밀리미터 x 1밀리미터로 사용하십시오.

긴 면에 5.5밀리미터 슬릿 2개가 있으며 가장자리에 수직으로 맞습니다. 슬릿은 좁은 면에서 6.5밀리미터 떨어져 있어야 합니다. 펜치를 사용하여 긴 면의 슬릿 사이의 영역을 안쪽으로 접습니다.

그런 다음 하우징을 얻기 위해 바닥 부분을 안쪽으로 접고 상부를 바깥쪽으로 접습니다. 다음으로, 나사에 대한 마이크로 드라이브 하우징에 구멍을 만들고 하우징의 측면을 납땜하기 위해 3밀리미터 딜 비트를 사용합니다. 미세 원형 파일을 사용하여 반경이 1.5mm인 하우징 하단에 작은 반원형 슬릿을 만듭니다.

1밀리미터 드릴 비트를 사용하면 테트로드용 하우징 뒷면에 구멍이 뚫려 있습니다. 먼저 커터를 사용하여 한 행 남성 핀 헤더 스트립에서 3개의 핀 조각을 분리합니다. 펜치를 사용하여 중간 핀을 가져옵니다.

다음으로 커터를 사용하여 나머지 핀을 길이가 10밀리미터로 자른다. 숫자 65 드릴 비트를 사용하여 중간 핀 구멍을 뚫고 더블 제로 99 탭을 사용하여 스레드를 드릴링합니다. 마이크로 드라이브와 황동 플레이트를 조립합니다.

핀 헤더 스레드를 통해 두 번째 황동 플레이트를 통해 나사를 삽입합니다. 마지막으로, 나사에 너트를 놓고 조립된 마이크로 드라이브를 부드럽게 조입니다. 황동 플레이트와 함께 핀을 납땜하고 나사의 끝과 함께 너트를 납땜.

그 후 마이크로 드라이브의 측면에 있는 4개의 지점에서 마이크로 드라이브 하우징으로 마이크로 드라이브를 납땜합니다. 에폭시 접착제를 사용하여 6mm 길이의 스테인레스 스틸 튜브를 마이크로 드라이브 하우징 의 하단에있는 작은 반 원형 슬릿에 사용하십시오. 3mm 길이의 스테인리스 스틸 튜브를 핀 헤드에 붙이면 하우징에 6mm 길이의 튜브가 줄지어 있습니다.

준비된 실리콘 및 폴리이미드 튜브를 두 개의 스테인리스 스틸 튜브에 삽입하고 시아노아크라일트 접착제를 사용하여 핀 헤더에 부착된 스테인리스 도용 튜브에 접착제를 부착합니다. 그런 다음, 마이크로 드라이브를 끝까지 나사로 만들고 두 개의 강철 튜브의 상단과 아래에서 과도한 튜브를 차단합니다. 다음으로 직경 75마이크로미터의 맨손으로 두 개의 베어 실버 와이어를 길이 12cm로 자르고 전극 인터페이스 보드의 지상 연결과 모든 사용되지 않는 채널에 모두 납땜합니다.

준비된 텅스텐 와이어 중 하나를 16 채널 전극 인터페이스 보드의 구멍 중 하나에 밀어 넣습니다. 핀을 구멍에 넣고 펜치 한 쌍으로 누릅니다. 연결을 확인하기 위해 핀과 와이어의 코드되지 않은 측면 사이의 저항을 측정합니다.

레퍼런스 전극을 위한 50마이크로미터 와이어 1개를 포함하여 준비된 모든 전선에 대해 이 과정을 반복한다. 그런 다음 전극 와이어를 각각 4개의 와이어로 구성된 두 그룹으로 그룹화하고 각 와이어의 끝에 있는 덕트 테이프를 사용하여 함께 테이프를 사용하여 레퍼런스 와이어를 단독으로 남깁니다. 전극 인터페이스 보드를 전동 선회 장치 위에 놓고 장치에 4개의 와이어로 구성된 한 그룹에서 덕트 테이프 끝을 배치합니다.

시계 방향으로 130라운드를 적용한 다음 20개의 반시계 방향으로 회전합니다. 그런 다음 시아노아크라일트 접착제를 적용하여 테트로드를 덮습니다. 접착제가 경화 된 후, 덕트 테이프에 가까운 테트로드를 잘라.

이 회전, 접착 및 절단 공정을 다른 테트로드에 반복합니다. 먼저 마이크로 드라이브 하우징을 2mm 나사로 로거 박스에 부착합니다. 마이크로 드라이브 하우징 의 뒤쪽 구멍을 통해 테트로다 및 기준 전극을 스레드합니다.

두 개의 실리콘 튜브를 통해 테트로드를 스레드하고 폴리이미드 튜브를 통해 50 마이크로 미터 텅스텐 와이어를 스레드. 마이크로 다이빙을 끝까지 나사로 놓고 튜브 상단에 시아노아크라일트 접착제를 적용하여 테로데와 와이어를 튜브에 붙이고 움직임이 마이크로 드라이브와 일치하는지 확인합니다. 마이크로 드라이브를 끝까지 상단으로 나사로 나사.

노출 된 테트로드에 부드러운 석유를 적용하고 움직임을 방지하기 위해 마이크로 드라이브 하우징 내부의 와이어. 창 외부에 접지 와이어를 유지하면서 에폭시와 마이크로 드라이브 하우징의 전면에 미리 절단 된 페트리 접시 바닥 창을 부착합니다. 다음으로, 로거 박스 커버와 마이크로 드라이브 하우징 사이에 노출된 테트로데 및 와이어에 실온 을 저속하게 코팅합니다.

날카로운 가위를 사용하여 테트로데및 레퍼런스 와이어를 원하는 길이로 자른다. 이 후 마크 된, 상자에 폴리스티렌 폼을 발산. 수조에 잠겼을 때 부력이 균형을 이루게 크기를 조정합니다.

물고기를 마취 한 후, 물에서 물고기를 꺼내 홀더에 놓습니다. 멸균 주걱을 사용하여 지정된 수술 부위 위의 피부에 5 % 리도카인 페이스트를 10 분 동안 적용하십시오. 그런 다음 리도카인을 제거합니다.

멸균 번호 15 블레이드 메스를 사용하여 임플란트에 지정된 지역의 두개골 위의 피부를 제거하십시오. 그런 다음 두개골에 4 개의 구멍을 뚫기 위해 0.7 밀리미터 드릴 비트가있는 치과 훈련을 사용합니다. 구멍 중 하나에 시아노아크라일트 접착제를 바르고 즉시 1mm 나사를 삽입합니다.

나머지 드릴 구멍에 대해 이 프로세스를 반복합니다. 그 후, 치과 용 화상을 사용하여 나사와 노출 된 두개골 의 주변에 치과 시멘트를 적용하십시오. 치과 드릴을 사용하면 뇌 영역보다 직경 5밀리미터인 구멍이 있습니다.

미세 핀셋과 연조직 종이를 사용하여 두개골과 뇌 사이의 지방 조직을 제거하고 두개골 아래 큰 혈관을 손상시키지 않도록 주의되는 뇌 영역 표적을 노출하십시오. 첫째, 마이크로 드라이브 하우징의 하단 부분이 두개골 근처에있는 동안 전극이 뇌에 삽입되는 임플란트를 낮춥니다. 하우징과 가장 가까운 두개골 나사 사이에 소량의 치과 시멘트를 적용하여 임플란트를 두개골에 부착하십시오.

치과 시멘트의 첫 번째 부분이 경화 된 후 추가 치과 시멘트를 적용하고 두개골과 전체 노출 된 두개골 위의 구멍을 닫습니다. 물고기를 담수로 씻어낸 후, 물고기를 홀더에서 꺼내 홈 탱크에 다시 놓습니다. 물고기가 임플란트와 함께 자유롭게 수영 할 수 있는지 확인하십시오.

이 실험의 목표는 단 하나 세포의 신경 활동이 물고기의 행동을 부각하는 방법을 연구하는 것입니다. 이를 달성하기 위해 테트로드 어레이는 자유롭게 수영하는 금붕어의 텔렌스폴론에 이식되어 신경 활동을 기록할 수 있습니다. 기록되는 동안 뇌 활동은 데이터 로거에 의해 300 Hertz에서 필터링 31, 250 Hertz 및 높은 패스에 디지털화된다.

그런 다음 오프라인에서 금지 패스 필터가 신호에 적용되고 양면 된 원시 데이터는 각 테트로드의 채널 및 참조 채널로 분리됩니다. 다음 일반적인 스파이크 정렬 알고리즘은 단일 셀 활성을 특성화하는 데 사용됩니다. 먼저 각 채널은 최소한의 스파이크 진폭 임계값에 의해 수동으로 필터링됩니다.

둘 이상의 테트로드 또는 참조 채널에 나타난 스파이크도 필터링됩니다. 그런 다음 감지된 스파이크는 셰이프, 길이, 인터 스파이크 간격 및 원리 구성 요소 분석에 의해 수동으로 클러스터링되고 필터링됩니다. 수술 전에 임플란트 무결성을 확인하는 것이 중요합니다.

테트로드는 표준 임피던스 미터를 사용하여 확인할 수 있으며 수중 누출을 확인해야합니다. 이 방법은 시스템을 보유할 만큼 큰 만큼 많은 수생 동물과 함께 작동하도록 수정할 수 있습니다. 이것은 그들의 행동의 기초가 되는 신경 기계장치를 공부할 수 있습니다.