Name: Micro-Array aandrijving voor chronische In vivo Opname: Drive Fabrication (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2009-04-20T00:00:00.000+00:00
Duration: 14 min 3 s
Description: Leer de fabricage van een lichtgewicht micro-drive array met 21 onafhankelijk verstelbare schroefgedreven micro-drives voor chronische elektrofysiologische opnames bij ratten. Deze methode biedt stabiele en nauwkeurige elektrodepositionering.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

We willen graag Linus D. zon en Jeenah Jung, die uit het gebruik van de computer ontworpen, 3-D gedrukt stations in ons lab voor het opnemen van muizen te erkennen. Daarnaast zouden we graag alle vroegere en huidige Wilson Lab-leden bedanken voor hun bijdragen aan micro-drive en Tetrode technologie-ontwikkeling in het lab.

<ol><li> Micro-drive-array overzicht Een complete micro-drive array bestaat uit een aantal hoofdcomponenten (afb. 1): <ol><li> Een computer is ontworpen plastic basis die 21 onafhankelijk van elkaar beweegbare micro-drives houdt. </li><li> Een canule aan de onderkant van de basis, waarin een reeks van stationaire Tetrode geleidebuizen is verzameld. </li><li> 21 micro-drives die dragen beide een Tetrode en die kunnen afzonderlijk worden aangestuurd met behulp van een schroef. </li><li> Een elektrode interfacekaart voor de interconnectie tussen tetrodes en pre-versterkers. </li><li> Een beschermende kegel (niet afgebeeld in figuur 1.) </li><li> In een volledig geassembleerd micro-drive array, de plastic basis bevat alle micro-stations. Elk micro-aandrijving draagt ​​een Tetrode. De Tetrode is elektrisch verbonden met de elektrode-interface bord op de top van de micro-drive array, en loopt door de stilstaande gids buis om naar de hersenen af ​​te sluiten aan de onderkant van de micro-drive array. Door de schroef op elke micro-drive voorschotten of trekt de Tetrode. </li></ol></li> <li> Ontwerp van kunststof voet Wij ontwerpen de basis van de micro-drive montage in een 3-D CAD-software pakket (SolidWorks). Het voordeel van deze in-house ontwerp-proces is een snelle omzet en de flexibiliteit van het ontwerp. In het lab Wilson we hebben ontworpen vele varianten van dit deel, gericht op de specifieke eisen van elk experiment. De 3-D model bestand wordt verzonden naar een servicebureau waar het wordt afgedrukt van een laser-drogende vloeibare hars met behulp van stereolithografie. Doorlooptijd is zo weinig als 2 dagen. De resulterende deel is lichtgewicht, herbruikbaar, en kan worden bewerkt tot een draad vast te houden. In dit protocol zullen we gebruik maken van een station basis die is ontworpen met een enkele opname locatie en welke 21 micro-drives houdt. De SolidWorks ontwerp bestand is beschikbaar op aanvraag. </li> <li> Voorbereiding van de kunststof voet De kunststof bodem is verwerkt om de micro-drives en de schroeven geschikt voor de elektrode-interface van commissarissen en de beschermende kegel bevestigen. Het is niet mogelijk om een ​​betrouwbare glad door gaten af ​​te drukken in de kunststof basis, dus we ontwerpen ondermaatse gaten, vouw ze door het boren. Lijn de boor met de as van het bestaande gat voor boren bij zeer lage snelheid. Een variabele snelheid / koppel handboor werkt goed voor deze taak. <ol><li> Boor de 21 gaatjes voor de micro-drive schroeven (de buitenste ring) met behulp van een # 61 bit. </li><li> Boor de gaten voor de 21 de micro-drive ondersteuning van buizen (de binnenste ring) met behulp van een # 65 bit. </li><li> Boor de gaten, dat zal worden gebruikt om de elektrode-interface raad van bestuur en beschermende kegel met behulp van een 1,55 mm boor te bevestigen. </li><li> Perspassing een huls (5 mm lang 20 Ga dunne wand van roestvrij stalen buizen) in elk van de binnenste ring van gaten met behulp van een pincet of een tang zodat deze gelijk met de plastic basis. De mouwen zorgen voor een soepele beweging van de micro-drive support buizen. Vervolgens worden alle gaten zal houden dat de schroeven getapt. In gedrukte plastics, thread-roltappen leiden tot een meer duurzame onderwerpen dan de typische thread-tappen. Deze stijl van leidingwater vereist een grotere piloot gaten. Met behulp van een hand-held pin Vise aan de kraan te houden: </li> <li> Tik op de gaten voor de micro-drive schroeven met behulp van een kraan die de schroefmaat wordt gebruikt (M1.2x0.25) en een droog smeermiddel wedstrijden. Om u te helpen de kraan af te stemmen met de piloot gat, plaatst u een lengte van 23 Ga slang in de mouw ernaast. </li><li> Onze plastic basis ontwerp is voorzien van een kraan starter voor elk micro-drive schroefgat om er zeker van de eerste vragen die niet beschadigd zijn tijdens het threading proces. Nadat alle gaten schroefdraad, kunnen deze tap starters gemakkelijk worden geklikt uitschakelen met een scheermesje. </li><li> Tik op de gaten die de schroeven zal houden voor de elektrode-interface van commissarissen en de beschermende kegel met behulp van een 1-72 kraan. </li></ol></li> <li> Inbrengen van de elektrode geleidebuizen <ol> <li> Om de canule dat alle stilstaande elektrode geleidebuizen houdt, snijd een 1,5 cm-lang stuk van 13 Ga roestvrij stalen buis en opruwen van het oppervlak met een dremel slijpschijf om de hechting te verbeteren door de tandheelkundige acryl. </li><li> Plaats dit canule in het gat aan de onderkant van de plastic basis, controleert u of deze is co-lineair met de verticale as van het station, en zet het met tandheelkundige acryl of epoxy. Laat 5 tot 7 mm van de canule blootgesteld aan chirurgische implantatie te vergemakkelijken. </li><li> Snij 21 stationaire elektrode geleidebuizen (flexibele polyimide buis, binnendiameter: 0.0071 &quot;, buitendiameter: 0.0116&quot;) met een scheermesje tot een lengte van 6 cm. </li><li> Voer de geleidebuizen een voor een in de mouwen aan de bovenkant van de drive basis en helemaal door de collector canule aan de onderkant. Een visuele controle op knikken of overmatig buigen en vervang tubes indien nodig. Ter vergemakkelijking van het inbrengen en parallelle uitlijning van de Tetrode geleidebuizen, kan men beginnen met de eerste het voeden van de hele bundel van 21 geleidebuizen tot in decollector canule van onderen. Dan een voor een, verwijderen van een gids tube van de bundel en diervoeders uit de bovenkant van de plastic basis door het gat dat hij achter in de bundel. </li><li> Duw de geleidebuizen totdat ze uit te breiden slechts 1-2 mm vanaf de bovenkant van de plastic basis. Breng een kleine hoeveelheid dunne cyanoacrylaat lijm op de buizen als het verlaten van de collector canule, zorg dat u geen lijm te laten stromen tot in het einde van de geleidebuizen. </li><li> Gebruik een nieuw scheermesje af te snijden het overtollige uit de bundel van geleidebuizen aan de onderkant van de collector canule. </li> </ol></li><li> Fabricatie van micro-drives Elk micro-aandrijving bestaat uit een op maat gefreesd schroef en een holle buis ondersteuning (afb. 2). De schroef en de ondersteuning buis samen zodanig dat een lip op de schroef is ingebed in acryl bevestigd, waardoor de schroef vrij kan draaien (Fig. 2B). De schroef is schroefdraad in de kunststof basis, en de steun buis wordt dan gereden omhoog of omlaag wanneer de schroef wordt gedraaid, het bevorderen van of het intrekken van de Tetrode die het draagt. Voor het gemak van aanpassing op de gedragen dier, de kop van de schroef is in de vorm van een halve cilinder. Maak een aangepaste schroevendraaier voor deze schroef: <ol><li> Snijd 5 cm van 15 Ga roestvrij stalen buis. </li><li> Neem een ​​van de aangepaste schroeven en grind uit de uitstekende lip. </li><li> Steek de schroef in de slang tot aan de bovenkant van de schroef gelijk ligt met het uiteinde van de slang. </li><li> Crush de slang rond de schroefdraden herhaaldelijk met een paar van griptang, zodat de schroef niet kan draaien ten opzichte van de canule. </li><li> Gebruik een pin bankschroef naar de aangepaste schroevendraaier vast te houden. Fabriceren om de micro-drives hebben we een 3-D bedrukte plastic mal te gebruiken met kleine putten (3 mm x 5 mm, 2 mm diep). Elke kamer heeft ook twee gaten in de onderkant, 2 mm afstand van elkaar, voor de steun buis en de schroef. Als alternatief kan mallen worden vervaardigd uit een technische kunststof als Delrin, met behulp van een boor te drukken om de put en gaten te maken. </li> <li> Bereid de schimmel door het opruimen van het gat voor de ondersteuning met behulp van een canule 23 Ga naald en tikken op het gat voor de schroef zoals beschreven voor de kunststof basis, hierboven. </li><li> Bekleed de binnenkant van het goed met teflon smeermiddel of een dunne film van vaseline, zodat voor het vrijgeven van de uitgeharde tandheelkundige acryl uit de mal .. </li><li> Van toepassing zijn teflon smeermiddel om een ​​schroef en plaats deze in de mal met behulp van de op maat gemaakte schroevendraaier totdat de draden net onder de bodem van de put. </li><li> Ruw de top van 2-3 mm een ​​14 mm lange buis te ondersteunen (23 Ga roestvrij stalen buis) met een slijpschijf om de hechting van de tandheelkundige acryl te verbeteren. Steek deze in de mal tot aan de bovenkant van de canule is halverwege tussen de bovenkant van de put en de bovenkant van de schroef. </li><li> Giet tandheelkundige acryl in de put. Roeren beweging wordt gebruikt om ervoor te zorgen dat de tandheelkundige acryl stroomt in alle ruimtes rondom de schroef en de ondersteuning buis. Verwijder eventuele luchtbelletjes met een kleine naald. </li><li> Wacht tot de tandheelkundige acryl volledig is uitgehard (15-30 minuten) en vervolgens de micro-drive te verwijderen uit de mal door de schroef tegen de klok in. </li><li> Het is belangrijk om te doen een kwaliteitscontrole van de micro-drives. Inspecteer de uitgeharde tandheelkundige acryl op barsten en / of luchtbellen, die meestal worden veroorzaakt door tandheelkundige acryl dat was te dik of te dun. Zorg er ook voor de schroef en de steun buis zijn parallel aan elkaar en dat de schroef draait soepel. Schroeven en ondersteuning buizen van micro-drives die niet voldoen aan deze criteria kunnen worden gekraakt vrij te zijn van de tandheelkundige acryl en gerecycleerd. </li><li> Herhaal stap 5.6 tot 5.11 tot u 21 micro-drives. </li></ol></li> <li> Assemblage van micro-drive-array <ol> <li> Lagere elk micro-schijf in de plastic-station basis. Elk micro-drive ondersteuning buis moeten soepel bewegen, zowel binnen haar mouw en over de stationaire geleidebuis. Controleer of dat de gids buizen niet gesp als de micro-drive wordt verlaagd. </li><li> Met de micro-drives helemaal onderaan, voeg een dun laagje van tandheelkundige acryl aan de binnenkant van het station basis om de elektrode geleidebuizen vast te stellen plaats. </li><li> Merk op dat het niet om de micro-drives onderste al de weg voor het toevoegen van de tandheelkundige acryl zal resulteren in wicking van de acryl helemaal tot de mouwen en obstructie van micro-drive beweging. </li><li> Label de micro-drives 1-21. </li><li> Schakel de drive-array op zijn kop en maak een foto van de bundel van geleidebuizen. Deze foto zal gebruikt worden om de locatie van de geleidebuis voor elke micro-drive kaart. </li><li> Te verhogen alle micro-drives door meerdere mm. </li><li> Plaats een polyimide drager buis (0.005 &quot;) in elke gids buis vanaf de onderkant van de drive basis. Laat de drager buis 1-2 mm te verlengen vanaf de bovenkant van de volledig neergelaten micro-drive en en opnemen op de foto de identiteit van de bijbehorende micro-drive. </li><li> Lijm decarrier buis om de micro-drive support buis met behulp van 5-minuten epoxy of cyanoacrylaat lijm. Merk op dat lijm of epoxy dat te dun is zal naar beneden stromen de ondersteuning canule en belemmeren vrije beweging van de micro-drive of, erger nog, vast te maken aan de gids canule. Als dit gebeurt, kan dat bepaalde micro-drive unit niet worden gebruikt. </li><li> Volledig lagere alle micro-stations. Snijd alle de vervoerder buizen af ​​vlak aan de onderkant van de collector canule met een vers scheermesje. </li><li> Breng tot slot de Neuralynx elektrode interfacekaart om het station te voet met twee schroeven (size: 1-72, lengte: 3 / 16 &quot;). </li></ol></li></ol> Op dit punt de drive-array is klaar om te worden geladen met tetrodes. Fabricage van tetrodes, hoe ze te laden in de micro-drives, en hoe u de drive-array voor te bereiden op chirurgische implantatie zijn de onderwerpen van een volgende video-artikel. <img src="/files/ftp_upload/1094/Figure1.png" alt="Figuur 1" /> Figuur 1. Model van afgewerkte micro-drive array. Een micro-drive array bestaat uit een aantal grote onderdelen: een plastic schijf basis, een collector canule waarvan de tetrodes in de hersenen, 21 micro-stations die elk station een Tetrode, een elektrode interfacekaart die verbinding maakt met pre-versterkers. <img src="/files/ftp_upload/1094/Figure2.png" alt="Figuur 2" /> Figuur 2. Custom micro-drive schroeven. A. Technische tekeningen van het aangepaste ontwerp van schroef. De schroef is voorzien van een schroefdraad deel (M1.2x0.25; 1,2 mm diameter, 0,25 mm / beurt)., Een half-cilinderkop die onze maat schroevendraaier en een glad gedeelte met lip (zie detail) wedstrijden B. Model van compleet micro-drive. De steunbuis en aangepaste schroef verbonden zijn met tandheelkundige cement. De lip op de schroef is ingebed in de tandheelkundige cement en zorgt voor vrije rotatie tijdens het rijden de steun buis omhoog of omlaag. Extra bestanden We ontwierpen de gedrukte aandrijving basis, de beschermende kegel en de mal voor de bouw van de micro-drives in SolidWorks 2008 3D CAD software: <ul style="list-style-type:none;"><li> Download het bestand: <a href="/files/ftp_upload/1094/DriveBase.SLDPRT">DriveBase.sldprt</a> welke modellen van de drive basis en beschermende kegel en dop bevat. </li><li> Download het bestand: <a href="/files/ftp_upload/1094/MicroDriveMold.SLDPRT">MicroDriveMold.sldprt</a> het model van de micro-drive mal bevat </li></ul> De 3D printing service bureau kan niet direct verwerken oorspronkelijke Solidworks-bestanden, maar vereist het ontwerp bestanden in stereolithografie CAD formaat (STL). Voor mensen die geen toegang hebben tot Solidworks software, maar toch wil de gedrukte onderdelen die in de video artikel gebruiken we de ontwerpen in STL-formaat ook: <ul style="list-style-type:none;"><li> Download het bestand: <a href="/files/ftp_upload/1094/DriveBase.STL">DriveBase.stl</a> het model van de aandrijving basis bevat </li><li> Download het bestand: <a href="/files/ftp_upload/1094/MicroDriveMold.STL">MicroDriveMold.stl</a> het model van de micro-drive mal bevat </li><li> Download het bestand: <a href="/files/ftp_upload/1094/ProtectionCap.STL">ProtectionCap.stl</a> het model van de kap voor beschermende kegel bevat </li><li> Download het bestand: <a href="/files/ftp_upload/1094/ProtectionCone.STL">ProtectionCone.stl</a> het model van de beschermende kegel bevat </li></ul>

<ol><li>Yamamoto, J., Wilson, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Large-scale+chronically+implantable+precision+motorized+microdrive+array+for+freely+behaving+animals%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Large-scale chronically implantable precision motorized microdrive array for freely behaving animals.</a> J. Neurophysiol. 100 (4), 2430-2440 (2008).</li>
</ol>

Dit protocol beschrijft de algemene kenmerken van de micro-drive bouwproces. Het is met succes aangepast om te rijden arrays met meerdere opname doelen of kleinere arrays voor opnames in muizen te produceren. Naast het opnemen van de hippocampus, een groot aantal onderzoekers gebruik van deze stations te corticale en sub-corticale structuren doel. Het gebruik van langere schroeven nodig zijn om op te nemen van diepere hersenstructuren. Met de ingrijpende wijziging van de drive basis, gemotoriseerde aandrijvingen mogen n...

<table><tbody><tr><td>3D-geprinte plastic onderdelen</td><td>Materiaal</td><td>American Precision Prototyping (www.approto.com)</td><td>&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>roestvrijstalen buisjes</td><td>Materiaal</td><td>Small Parts (www.smallparts.com)</td><td>&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Tandcementpoeder</td><td>Materiaal</td><td>A-M Systems (www.a-msystems.com)</td><td>525000</td></tr><tr><td>Tandcementoplosmiddel</td><td>Materiaal</td><td>A-M Systems</td><td>526000</td></tr><tr><td>Elektrode-interfacebord</td><td>Materiaal</td><td>Neuralynx (www.neuralynx.com)</td><td>EIB-81</td></tr><tr><td>micro-aandrijfschroeven</td><td>Materiaal</td><td>Advanced Machining and Tooling (www.amtmfg.com)</td><td>&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>&amp;rsquo;Tap-Ease&amp;rsquo; draadsneidrempel </td><td>Instrument</td><td>AGS Company</td><td>TA-2</td></tr><tr><td>Polyimide buisjes </td><td>Materiaal</td><td>IWG High Performance Conductors (www.iwghpc.com)</td><td>&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Accuboormachine </td><td>Instrument</td><td>DeWalt (www.dewalt.com)</td><td>DC750KA </td></tr><tr><td>Rotatietoolset met variabele snelheid en flexibele as </td><td>Instrument</td><td>Dremel (www.dremel.com)</td><td>3956-02</td></tr><tr><td>Scheermesjes </td><td>Instrument</td><td>VWR (www.vwr.com)</td><td>55411-050</td></tr><tr><td>Horlogeglas </td><td>Instrument</td><td>VWR</td><td>66112-107</td></tr><tr><td>Tapsneet voor aangepaste schroeven</td><td>Instrument</td><td>Balax</td><td>01302</td></tr><tr><td>Tapsneden</td><td>Instrument</td><td>Small Parts</td><td>HSBT-0172, HSBT-0080 </td></tr><tr><td>Pinvise</td><td>Instrument</td><td>Vargus</td><td>3SHC1--I </td></tr><tr><td>Boorbeitjes</td><td>Instrument</td><td>Small Parts</td><td>&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Bankvise</td><td>Instrument</td><td>Panavise</td><td>301</td></tr><tr><td>Dumont pincet No.2</td><td>Instrument</td><td>Stoelting (www.stoeltingco.com)</td><td>52100-27</td></tr><tr><td>5-minuten epoxy</td><td>Instrument</td><td>Allied Electronics (www.alliedelec.com)</td><td>&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Accu-Tek Carbofib Tip Pincetten</td><td>Instrument</td><td>Aven (www.aveninc.com)</td><td>18768 (Pattern 304)</td></tr><tr><td>Micro-dissectieschaar</td><td>Instrument</td><td>Biomedical Research Instruments (www.biomedinstr.com)</td><td>25-1000</td></tr><tr><td>Xcelite 378M Tangen</td><td>Instrument</td><td>Newark</td><td>96F8903</td></tr><tr><td>minipinvise</td><td>Instrument</td><td>MSC Industrial Supply (www.mscdirect.com)</td><td>00920314 </td></tr></tbody></table>

micro-array aandrijving voor chronische in vivo opname: drive fabrication

Micro-drive Array for Chronic in vivo Recording: Drive Fabrication

Chronische opname van grote populaties van neuronen is een waardevolle techniek voor het bestuderen van de functie van de neuronale circuits in wakkere gedragen ratten. Lichtgewicht opname-apparatuur die een hoge dichtheid scala aan tetrodes zorgen voor de gelijktijdige bewaking van de activiteiten van tientallen tot honderden individuele neuronen. Hier beschrijven we een protocol voor de fabricage van een micro-drive array met eenentwintig onafhankelijk beweegbare micro-drives. Dit apparaat is met succes gebruikt voor het opnemen van de hippocampus en corticale neuronen in ons lab. We laten zien hoe je een op maat ontworpen, 3-D bedrukt plastic basis die houdt van de micro-drives voor te bereiden. We laten zien hoe de individuele micro-drives te bouwen en hoe de volledige micro-drive-array monteren. Verdere voorbereiding van de drive-array voor chirurgische implantatie, zoals de fabricage van tetrodes, het laden van tetrodes in de drive-array en gold-plating, is bedekt met een volgend video-artikel.

In dit protocol hebben we laten zien hoe een micro-drive array voor chronisch elektrofysiologische opnames bij ratten fabriceren.

Micro-Array aandrijving voor chronische In vivo Opname: Drive Fabrication

Chronische registratie van grote populaties neuronen is een waardevolle techniek voor het bestuderen van de functie van neuronale circuits in wakker, behavend gedrag van ratten.

Deze video behandelt de assemblage van een lichtgewicht micro-drive array met 21 onafhankelijk instelbare schroefgestuurde micro-drives. Elke micro-drive regelt de registratiepositie van een enkele elektrode. De micro-drives zijn gemonteerd in een computerontworpen plastic basis die ze stabiliseert ten opzichte van de schedel van het bewegende dier en de elektroden samenbrengt in een dicht opeengepakt patroon dat door een kleine craniotomie in de hersenen kan worden ingebracht.De basis ondersteunt tevens een elektrode-interfacebord voor de aansluiting op de registratieapparatuur, waardoor het dier aan het begin en einde van een experiment gemakkelijk kan worden aangesloten en losgekoppeld. Een plastic kegel die aan de basis is bevestigd, beschermt de micro-aandrijvingen en elektroden tegen externe invloeden in de rattenkooi. Hoi, ik ben Faia Postman van het laboratorium van Matt Wilson in het PIKA Institute for Learning and Memory aan het Massachusetts Institute of Technology.Vandaag laten we u een protocol zien voor het fabriceren van een van deze micro-drive arrays. In ons laboratorium gebruiken we deze micro-drive arrays om signalen te registreren van een grote populatie neuronen in de hersenen van ratten, bijvoorbeeld uit de cortex of hippocampus. Eerst laten we u zien hoe we onze micro-drive array hebben ontworpen.Vervolgens gaan we naar de werkplaats, waar Steve en Stewart ons zullen laten zien hoe de grondstoffen worden verwerkt en hoe deze worden geassembleerd tot een volledig functioneel apparaat. Laten we beginnen. De plastic basis is ontworpen met behulp van computerondersteunde ontwerpsoftware en is vervaardigd via een goedkoop 3D-printproces.We modelleren daarnaast alle overige componenten van de micro-aandrijfmatrix. Hierdoor kunnen we de afmetingen en het gewicht van de voltooide aandrijfunit nauwkeurig beheersen. Bovenop de kunststof basis bevinden zich twee ringen met gaten waarin de individuele micro-aandrijvingen worden geplaatst.Het 3D-model wordt naar een servicebureau gestuurd dat het ontwerp vervaardigt uit een laseruithardende hars met behulp van stereolithografie. Dit duurt doorgaans slechts enkele dagen en het resulterende onderdeel is lichtgewicht en herbruikbaar. Zodra het onderdeel van het servicebureau arriveert, moeten we het klaarmaken voor gebruik.Laten we naar de werkplaats gaan. Het 3D-printproces kan kleine gaten niet betrouwbaar printen, dus specificeren we gaten met een kleinere diameter in onze modellen. Boor en tap de gaten vervolgens in de werkplaats uit tot de vereiste maat.Drie verschillende boormaten worden gebruikt om de plastic basis voor te bereiden: een boor nr. 61, een boor nr. 65 en een boor van 1,55 millimeter in de buitenring van de basis. Gebruik een handboor met een boor nr. 61 op zeer lage snelheid om de geleidingsgaten voor te boren waarin later de microschroeven worden geplaatst. Bereid vervolgens de gaten voor de ondersteuningsbuisjes voor de micro-aandrijving in de ingang van de basis door deze gaten uit te boren met een boor nr. 65.Boor met de grotere boor van 1,55 millimeter de gaten uit waarmee de basis aan de elektrode-interfaceplaat en de beschermende kegel wordt bevestigd. Om een soepele beweging in de micro-aandrijving te garanderen, wordt een roestvrijstalen huls in de binnenring van gaten geplaatst. Elke huls moet met een tang worden geperst totdat deze vlak ligt met de bovenkant van de basis.De geleidegaten voor de schroeven moeten nu worden getapt. Gebruik een pincet-boormachine om het tappenijzer vast te houden en breng een droog smeermiddel aan vóór het tappen. Lijn het tappenijzer en de huls uit door te controleren of deze parallel lopen aan een buisje van 23 gauge dat tijdelijk in de naburige huls wordt geplaatst.De gaten waarin de interfaceplaat en de beschermende kegel worden bevestigd, moeten worden getapt. Tap deze gaten op dezelfde manier met de hand aan. Het ontwerp op plasticbasis beschikt over een tapstart voor elk schroefloodgat om ervoor te zorgen dat de eerste schroefdraad tijdens het tappen niet beschadigd raakt.Nadat alle geleidingsgaten zijn getapt, kunnen deze tapsnijder-startpunten eenvoudig worden afgebroken met een scheermesje. De elektroden worden door een reeks elektrodengeleidingsbuizen naar één enkele locatie aan de onderzijde van de aandrijving geleid.Eerst moeten we de opvangcanule maken waarin alle elektro-geleidingsbuisjes worden geplaatst. De opvangcanule wordt gemaakt van een 1.5 centimeter lang stuk roestvrijstalen buis. De opvangcanule wordt vastgezet met tandheelkundig cement.Om de hechting te verbeteren, wordt de buis voorzichtig opgeruwd met een Dremel-slijpschijf, waarna deze canule in de onderkant van de plastic basis wordt geplaatst. Positioneer deze zodanig dat vijf tot zeven millimeter van de canule buiten de micro-drive array blijft steken. Bevestig de opvangkannule aan de onderkant van de plastic basis om de chirurgische implantatie te vergemakkelijken.Laat het bij gebruik van tandheelkundige acryl minimaal 15 minuten uitharden. Bereid vervolgens de geleidingsbuisjes voor door 21 stukken polyamide met een scheermesje af te snijden. Begin deze stap door alle 21 geleidingsbuisjes in de opvangcanule aan de onderzijde van de aandrijfbasis te schuiven.Dit zorgt ervoor dat de buisjes allemaal parallel aan elkaar staan. Als de buisjes in het bundel te los of te strak zitten, kunt u beginnen met minder buisjes of naar behoefte extra buisjes toevoegen. Verwijder nu elk geleidingsbuisje één voor één en schuif het in een van de hulzen aan de bovenzijde van de drive.Schuif de buis door de opening aan de linkerzijde achter het bundel buizen. Controleer de geleidingsbuizen op knikken of scherpe bochten en vervang deze indien nodig. Pas de positie van elke geleidingsbuis aan zodat deze één tot twee millimeter boven de huls uitsteekt.Voeg nu een kleine druppel dunne sano acro lake-lijm toe aan de onderkant van de opvangcanule. Wees zeer voorzichtig dat de lijm niet in de geleidingsbuisjes loopt. Gebruik vervolgens een nieuw scheermesje om de bundel met overtollige buisjes aan de onderkant van de opvangcanule af te snijden.Verifieer onder een stereomicroscoop of de buisjes netjes zijn afgesneden en vlak liggen met de canule. Elke elektrode wordt voortgestuwd door een eigen micro-drive, dus we moeten 21 micro-drives maken en deze vervolgens in de plastic basis plaatsen. Elke micro-drive bestaat uit een op maat gemaakte schroef en een holle steunbuis, die aan elkaar zijn bevestigd.Met behulp van tandheelkundige acryl gaat de elektrode door de steunbuis. De schroef heeft een niet-draadgedeelte met een klein lipje dat in de tandheelkundige acryl is ingebed, waardoor de schroef op deze manier vrij kan draaien. Wanneer de schroef in de plastic basis wordt gedraaid, wordt de elektrode naar voren bewogen of teruggetrokken.De kop van de schroef heeft de vorm van een halve cilinder. Voordat we de micro-aandrijvingen kunnen maken, moeten we een schroevendraaier vervaardigen om onze aangepaste schroeven aan te draaien. Onze geïmproviseerde schroevendraaier wordt geconstrueerd door een aangepaste schroef te nemen en de rand rondom de halve cilindrische kop volledig weg te slijpen.Steek de schroefkop in een 15 gauge buisje van vijf centimeter lang totdat deze volledig is omsloten. Druk nu het buisje samen rond de schroefdraad om de schroef in het buisje te fixeren en te voorkomen dat deze draait. Bevestig een mini-pincetklem om als handvat te dienen en voilà: een schroevendraaier.De micro-aandrijving wordt vervaardigd door tandheelkundig acrylaat rond de schroef en de steunbuis te gieten. De mallen die we gebruiken zijn van 3D-geprint plastic, net als de plastic basis, en hebben gaten in de bodem die de schroef en de steunpaal uitgelijnd houden terwijl we het acrylaat in de mal gieten. Eerst moeten we de mal voorbereiden: maak het gat voor de steunbuis vrij met een naald van 23 gauge, maak het schroefgat vrij en maak schroefdraad aan met een draadtap.Dit is dezelfde procedure die we zojuist hebben toegepast op de plastic basis. Nu is de mal klaar voor gebruik om micro-aandrijvingen te maken. Bekleed de mal met een smeermiddel op basis van Teflon om te voorkomen dat het tandheelkundige acrylaat aan de mal kleeft.Ruw de bovenste twee tot drie millimeter van een 14 millimeter lange 23 gauge roestvrijstalen steunpaal op met een slijpschijf, zodat deze stevig verankerd raakt in het acryl. Plaats de steunpaal in het kleinere gat van de mal, zodanig dat de bovenzijde van de paal boven de bovenkant van de well uitsteekt. Breng een dunne laag Teflon-gebaseerd smeermiddel aan op een schroef en draai deze in het geschroefde gat totdat de schroefdraad net onder de bodem van de well bevindt.Meng nu wat tandheelkundige acryl en giet dit in de mal. Zorg ervoor dat het in alle hoekjes en gaatjes terechtkomt. Een naald kan helpen om luchtbellen te verwijderen zodra de acryl is uitgehard.U kunt de micro-aandrijving verwijderen door de schroef los te draaien. Voer een strikte kwaliteitscontrole uit. Er mogen geen scheuren of luchtbellen in het acryl zitten.De paal en de schroeven moeten parallel staan en niet zijwaarts kunnen bewegen. De schroeven moeten soepel draaien, maar zonder speling; alle defecte micro-aandrijvingen moeten worden gescheiden van de herbruikte onderdelen. Herhaal dit proces totdat u 21 goede micro-aandrijvingen heeft.Als uw mal meerdere putjes heeft, kunt u de micro-aandrijvingen in batches maken om tijd te besparen. Lijn elke micro-aandrijving zorgvuldig uit met een paar gaten in de plastic basis. Schuif de steunbuis van de micro-aandrijving over de polymeergeleidingsbuis en in de metalen huls, terwijl u de schroevendraaier gebruikt om de schroef van de micro-aandrijving naar voren te bewegen.Dit kan lastig zijn. Let goed op het midden van de basis om er zeker van te zijn dat de geleidebuis niet in de klem vast komt te zitten terwijl de microdrive wordt neergelaten. Zodra alle microdrives op hun plaats staan en volledig zijn neergelaten, wordt een kleine hoeveelheid acryl in het midden van de drive gedruppeld om het boeket van geleidebuizen op hun plaats te fixeren.Laat de acryl gedurende 15 minuten uitharden. Zodra de acryl droog is, maakt u een bovenaanzichtschema van de micro-aandrijvingen en geeft u elke micro-aandrijving een unieke naam of een nummer, om vervolgens elke micro-aandrijving ongeveer drie millimeter terug te trekken. Kijk nu door het stereomycroscoop, draai de aandrijving om en maak een foto van de onderkant van de verzamelcannule en de geleidingsbuizen.Maak een print van de afbeelding die als referentie kan dienen in de volgende stappen. Plaats vervolgens, met de drive ondersteboven, in elke geleidingsbuis een smalle polyamide dragerbuis totdat deze aan de bovenkant van een micro drive uitkomt. Noteer op de foto welke geleidingsbuis bij welke micro drive hoort.De dragersbuis zal later de delicate elektrodedraden beschermen en ondersteunen. Deze loopt door de micro-aandrijving. Schuif elke dragersbuis uit tot deze één centimeter boven de bovenkant van de ondersteuningsbuis van de micro-aandrijving uitsteekt, en lijm de dragersbuis vervolgens aan de ondersteuningsbuis met vijf-minuten epoxy of dikke sano acro lake-lijm.Wees zeer voorzichtig bij deze stap. Als er lijm langs de binnenkant van de steunbuis druppelt, kan de steunbuis aan de stationaire geleidingsbuis vastplakken, waardoor de micro-aandrijving onbruikbaar wordt. Dit is de reden waarom we de micro-aandrijvingen omhoog brengen voordat we de dragerbuizen inbrengen.Zodra alle dragersbuisjes zijn vastgelijmd, worden de micro-aandrijvingen opnieuw volledig neergelaten en worden alle dragersbuisjes vlak aan de onderzijde van de aandrijving afgesneden met een nieuw scheermesje. Snijd vervolgens de dragersbuisjes één tot twee millimeter boven de bovenzijde van de micro-aandrijving af met een schaar. Plaats tot slot de elektrode-interfacekaart op de basis van de aandrijving en bevestig deze met twee schroeven.Op dit punt is de drive-array klaar om te worden geladen met elektroden en onze experimenten. We gebruiken doorgaans vierkanaals microwire-elektroden, genaamd tetroden, maar elk type elektrode kan worden gebruikt. De fabricage van tetroden, de manier waarop ze in de micro-drives worden geladen en hoe de drive-array moet worden voorbereid voor chirurgische implantatie, worden behandeld in andere JoVE-video's.Dit protocol kan direct worden gevolgd of worden aangepast aan uw behoeften. Sommige onderzoekers hebben bijvoorbeeld langere schroeven nodig om opnames te maken van dieper gelegen hersenstructuren. Anderen willen mogelijk een drive ontwerpen die zich op meer dan één locatie in de hersenen richt.Het ontwerp kan met enkele kleine aanpassingen ook worden geminiaturiseerd voor gebruik in kleinere dieren, zoals muizen; hiervoor kunnen gemotoriseerde micro-drives worden gebruikt, waarmee de posities van de elektroden op afstand kunnen worden aangepast. We hebben zojuist laten zien hoe u een micro-drive array kunt ontwerpen en vervaardigen die op de kop van een rat kan worden geïmplanteerd en ons in staat stelt om signalen vast te leggen van grote populaties neuronen terwijl het dier daadwerkelijk beweegt. Bij het uitvoeren van deze procedure is het belangrijk om te onthouden dat de gaten in de kunststof basis zorgvuldig moeten worden geschroefd, zodat de schroeven van de micro-drive niet wegglijden.Voer een strikte kwaliteitscontrole uit op de vervaardigde micro-aandrijvingen. Controleer of de schroef en de steunbuis parallel lopen en of de schroef soepel draait zonder speling. Wees voorzichtig bij het gebruik van lijm of tandheelkundig acryl om te voorkomen dat de buisjes per ongeluk verstopt raken.Onthoud ten slotte dat u, om de MyDrive-array te voltooien en voordat u de operatie uitvoert, tetros en een lage dosis in de drive moet aanbrengen. Dit wordt behandeld in een ander JoVE-videoartikel. Dat is alles.Bedankt voor het kijken en veel succes met uw experimenten.

micro-drive-array-for-chronic-in-vivo-recording-drive-fabrication

Research

JoVE Journal

Biology

Biologie

In dit protocol hebben we laten zien hoe fabriceren en voorwaarde tetrodes voor gebruik met een micro-drive array, die werd ontworpen voor chronische elektrofysiologische opnames in ratten. Daarnaast illustreren we de laatste fase van de micro-drive-array constructie, die het installeren van de grond draden en een beschermende kegel bevat.

Micro-Array aandrijving voor chronische In vivo Opname: Tetrode Assembly

Het ontwerp, de fabricage en assemblage van een ultra-licht gemotoriseerd Microdrive wordt beschreven. Het apparaat biedt een kosteneffectieve en eenvoudig te gebruiken oplossing voor chronische opnames van afzonderlijke eenheden in kleine gedragen dieren.

Ontwerp en Montage van een Ultra-light Gemotoriseerde Microdrive voor Chronische Neurale Opnamen in Kleine Dieren

The video demonstrates simultaneous electrophysiological recording from multiple brain regions in a rat using an integrative micro-drive array. Recording electrodes are placed in the olfactory bulb, reference electrodes in the frontal cortex, and micro-drive array electrodes in the hippocampus. The rat is allowed to forage freely, and simultaneous recording from all the implanted electrodes is recorded using the array.

A Micro-drive Array Method for Electrophysiological Recording from Multiple Brain Regions

Het ontwerp en de assemblage van microdrives in vivo elektrofysiologische opnames van hersenen signalen van de muis beschreven. Door het aanbrengen van micro-elektrode bundels aan stevige driveable dragers, deze technieken zorgen voor langdurige en stabiele neurale opnames. Het lichtgewicht ontwerp zorgt voor onbeperkte gedrags prestaties door het dier volgende station implantatie.

Bouw van Microdrive Arrays voor Chronische Neurale Recordings in Awake Behaving Muizen

Het begrijpen van de neurale substraten van gedrag vereist ensemble-opname van hersencircuits. Vanwege zijn genetische toepasbaarheid, biedt de muis een model voor het dissekeren van circuits en het nabootsen van ziekten. Hier wordt een methode beschreven voor het ontwerpen en fabriceren van geminiaturiseerde sondes die geschikt zijn voor het targeten van diepe hersenstructuren bij de muis.

Ontwerp en de fabricage van Ultralight Gewicht, verstelbare Multi-elektrode Probes voor elektrofysiologische registraties in Muizen

Hieronder beschreven is een methode voor implantatie van meerdere polymeer elektrode arrays in anatomisch verre hersengebieden voor chronische elektrofysiologische opname in vrij bewegende ratten. Voorbereiding en chirurgische implantatie worden gedetailleerd beschreven, met de nadruk op ontwerpprincipes om de aanpassing van deze methoden voor gebruik bij andere soorten te begeleiden.

Chronische implantatie van meerdere flexibele polymeer elektrode arrays

Dit protocol beschrijft de bouw van een hybride Microdrive-array waarmee implantatie van negen onafhankelijk instelbare tetrodes en één instelbare opto-silicium sonde in twee hersengebieden in vrij bewegende muizen mogelijk is. Ook gedemonstreerd is een methode voor het veilig herstellen en hergebruiken van de opto-silicium sonde voor meerdere doeleinden.

Hybride Microdrive systeem met herstelbaar opto-silicium sonde en Tetrode voor Dual-site high density opname in vrij bewegende muizen

We beschrijven hier een methode voor het fabriceren van Ti3C2 MXene micro-elektrode arrays en ze te gebruiken voor in vivo neurale opname.

Fabricage van Ti3C2 MXene Microelectrode Arrays voor In Vivo Neural Recording

Dit protocol beschrijft een procedure voor het construeren van koolstofvezel micro-elektrolectrode arrays voor chronische en acute in vivo elektrofysiologische opnames bij muizen(Mus musculus)en fretten(Mustela putorius furo) uit meerdere hersengebieden. Elke stap, na de aankoop van ruwe koolstofvezels voor micro-elektrode array implantatie, wordt in detail beschreven, met de nadruk op micro-elektrode array constructie.

Constructie en implementatie van koolstofvezel micro-elektrode arrays voor chronische en acute in vivo opnames

Hier beschrijven we een micro-drive-ontwerp, chirurgische implantatieprocedure en postoperatieve herstelstrategie die chronische veld- en single-unit-opnames van meerdere hersengebieden tegelijkertijd mogelijk maken in juveniele en adolescente muizen in een kritisch ontwikkelingsvenster van postnatale dag 20 (p20) tot postnatale dag 60 (p60) en verder.

Een lichtgewicht aandrijfimplantaat voor chronische Tetrode-opnames bij jonge muizen

Hier introduceren we een lichtgewicht, kosteneffectief sonde-implantaatsysteem voor chronische elektrofysiologie bij knaagdieren, geoptimaliseerd voor gebruiksgemak, sondeherstel, experimentele veelzijdigheid en compatibiliteit met gedrag.

Het DREAM-implantaat: een lichtgewicht, modulair en kosteneffectief implantaatsysteem voor chronische elektrofysiologie bij muizen die zich op het hoofd fixeren en zich vrij gedragen

Leer de fabricage van een lichtgewicht micro-drive array met 21 onafhankelijk verstelbare schroefgedreven micro-drives voor chronische elektrofysiologische opnames bij ratten. Deze methode biedt stabiele en nauwkeurige elektrodepositionering.

Micro-Array aandrijving voor chronische In vivo Opname: Drive Fabrication

Meer video's verkennen