Name: Ontwerp en Bouw van een kosteneffectieve Headstage voor Simultaneous neurale stimulatie en opnemen in het Water Maze (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2010-10-13T17:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 9 s
Description: Leer hoe u een kosteneffectieve headstage bouwt voor simultane neurale stimulatie en registratie bij wakker gedrag vertonende dieren. Deze methode biedt betrouwbare lokale veldpotentiaalmetingen tegen een fractie van de kosten van commerciële systemen.

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

playerTrialDesktop

We willen graag Justin Riceberg erkennen voor technische bijstand bij het testen van de headstage. Dit werk werd mede ondersteund door de National Institutes of Health Grants MH65658, MH073689, en F30 AG034003-01A1, en de Mount Sinai School of Medicine.

1. Headstage Ontwerp en Fabrication overzicht Een afgeronde headstage voorversterker systeem bestaat uit de volgende onderdelen: <ol><li> Een computer is ontworpen geïntegreerde printplaat met vier kanalen van opname en twee kanalen van de stimulatie. </li><li> Elektroden die de opnames en stimulatie kanalen om de juiste connectoren op de dieren, hoofd podium relais. </li><li> Een ketting kabel en interface die relais de opname en stimulatie kanalen om een ​​slip-ring commutator. </li><li> Twee vormen van waterdichtheid op het hoofd podium en op de geïntegreerde schakeling. </li></ol> 2. Ontwerp en lay-out van de Headstage We ontwierpen een gedrukte geïntegreerde printplaat met vier source aanhangers en twee passeren stimulatie kanalen met behulp van een in de handel verkrijgbare software CAD-pakket (www.expresspcb.com). Een headstage is ontworpen, en het ontwerp patroon is betegeld over een groter blad van de printplaten voor veel headstages te bieden tegen een lagere kostprijs. Het CAD-bestand wordt doorgegeven aan de printed circuit board (PCB) productie-dienst waar dubbelzijdig, twee lagen platen zijn afgedrukt met boven-en onderkant koper lagen met alle gaten bedekt door. De platen gebruikt tin / lood soldeer vergulde sporen en pads die overeenkomen met de industrie standaard FR-4 laminaat. De printplaat kan worden besteld en verzonden de volgende werkdag. Individuele headstages worden gesneden van de grote betegelde PCB blad en elektronische componenten zijn verbonden met soldeer. Een voorbeeld lay-out van de headstage die in dit protocol wordt getoond (Figuur 1). Zie de fabrikant website voor gedetailleerde instructies en tips over het ontwerpen van een PCB. 3. Voorbereiding en solderen van elektronische componenten Alle elektronische onderdelen van dit protocol zijn van de Surface Mount Device (SMD) type. De voetafdruk van elk type apparaat (weerstand, condensator, enz.), werd gekozen om verspilde ruimte minimaliseren op de headstage, maar grotere SMD componenten kan worden gebruikt indien nodig. <ol><li> Organiseer uw componenten op de printplaat en hen voorbereiden op solderen. </li><li> Plaats een kleine hoeveelheid soldeer op de tin / lood pad te solderen en breng de punt van de soldeerbout dicht te smelten en zich het soldeer aan de pad. </li><li> Soldeer de condensatoren eerste, weerstanden volgende, en vervolgens de operationele versterkers. </li><li> De op-amps kunnen worden vernietigd door oververhitting. We gebruikten een variabele warmte soldeerbout en de laagste warmte nodig is om het soldeer smelten. Minimaliseren van de verwarming tijd gebruikt om een ​​goede soldeerverbinding te maken. We vonden het handig om een ​​klein reservoir van soldeer die in de voetsporen pad stroomt door het aanbrengen van soldeer langs de communicatie of macht sporen te creëren. </li><li> Test dat de weerstand over je weerstanden van de verwachte waarde met behulp van een ohmmeter voldoet. </li><li> Nauw Inspecteer elke pad om ervoor te zorgen dat er geen soldeer is het aansluiten of het overbruggen van aangrenzende pads. Als er een soldeer brug, warmte en smelt het soldeer en gebruik een pincet om de brug te breken. </li></ol> 4. Assemblage en fabricage van implantaten en Tether Interfaces <ol><li> Plaats een 23 Ga onderhuidse slang in een van de ongebruikte poorten van de 9pin ABS aansluiting voor mechanische ondersteuning. </li><li> Snij een zes cm lengte stukjes geïsoleerd magnetische draad voor het aansluiten van de vrouwelijke Amphenol pinnen aan de ABS-aansluiting. </li><li> Soldeer de vrouwelijke pennen om de magnetische draad met behulp van een kleine hoeveelheid soldeer in elke pin, en door verhitting van de pin van de tip. </li><li> Soldeer het andere uiteinde van elke magnetische draad in het ABS-aansluitingen. </li><li> Plaats de man - vrouw MillMax pinnen over de pads aan de ketting kant van de headstage, en de pennen knijp over de printplaat tot een druk pasvorm. Vervolgens, soldeer elke pin aan elke pad in orde is. </li><li> Plaats de ring moer over de neurale implantaat connector en druk alle vrouwelijke pinnen in de gewenste sleuven op de plastic basis. </li><li> Van toepassing zijn acryl lijm (krazy lijm) naar de top van de ABS-contact en maak het vast aan de basis van de headstage. Lijm de 23Ga buis naar de ketting kant van de headstage voor ondersteuning. </li></ol> 5. Afdichting van de Headstage <ol><li> Voor het waterdicht maken van de headstage, zet je de hele geïntegreerde schakeling en blootgestelde metalen oppervlakken met 5 minuten epoxy. Laat 5-10 minuten voor de eerste drogen, en 60 minuten voor permanente drogen. </li><li> Poster Tack stopverf moet worden aangebracht op het oppervlak van de 9-pins socket ABS rond de vrouwelijke pinnen uitsteken van het dier einde. </li><li> Voor maximale waterdichtheid, moet het ABS-aansluiting en de ABS stekker gedekt worden en de ring moer moet worden aangescherpt. Een smalle strook parafilm moet worden rond de interface naar water te voorkomen dat contact met de pin aansluitingen. </li></ol> Geheimen tot succes <ol><li> Bij het solderen van de operationele versterker, niet oververhitten van de plastic verpakking. Als eris zichtbaar branden of smelten, verwijder de op-amp en vervangen. Het toepassen van te veel warmte kan schade aan het op versterker zonder zichtbare smelten. Test elk kanaal met een functie generator na het solderen. </li><li> Zorg ervoor dat er geen losse verbindingen of soldeer bruggen over de headstage. Soldeer lont kan worden gebruikt om componenten te verwijderen of verdwaalde soldeer. </li></ol> 6. Representatieve resultaten Een goede opname volgt een ingangsbron signaal zonder te snijden in en uit tijdens beweging. Het testen van de headstage, moet de gebruiker een functie generator te gebruiken als input voor iedere opname pin en evalueren van de golfvormen op het Mill Max header uitgaande zijde. Fysiek verplaatsen van het headstage mag geen invloed op de vorm van opgenomen golfvormen. <img src="/files/ftp_upload/2155/2155fig1.jpg" alt="Figuur 1" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Figuur 1"> Figuur 1. (A) Schematische weergave van de bovenste laag van printed circuit board (PCB). Rode lijnen geven kopersporen. Gele lijnen geven optionele zeefdruk laag voor het positioneren van elektronische onderdelen. Getoond worden de operationele versterker plaatsing (centrale geel vierkant), weerstanden (kleinere gele vierkanten) en condensatoren (kleinste gele vierkanten). (B) Schematische weergave van de onderste laag van de PCB. Groene lijnen kopersporen te geven. Grote groene gevulde gebied vertegenwoordigt de grond plaat. Een model bestand van dit schema is voorzien om te downloaden.

<ol><li>Morris, R. G., Garrud, P., Rawlins, J. N., O'Keefe, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Place+navigation+impaired+in+rats+with+hippocampal+lesions%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Place navigation impaired in rats with hippocampal lesions.</a> Nature. 297, 681-683 (1982).</li>
<li>Rolston, J. D., Gross, R. E., Potter, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+low-cost+multielectrode+system+for+data+acquisition+enabling+real-time+closed-loop+processing+with+rapid+recovery+from+stimulation+artifacts.+Front%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroengineering%22%5BJournal%5D)">A low-cost multielectrode system for data acquisition enabling real-time closed-loop processing with rapid recovery from stimulation artifacts. Front.</a> Neuroengineering. 2, 12-12 (2009).</li>
<li>Fee, M. S., Leonardo, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Miniature+motorized+microdrive+and+commutator+system+for+chronic+neural+recording+in+small+animals%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci.+Methods%22%5BJournal%5D)">Miniature motorized microdrive and commutator system for chronic neural recording in small animals.</a> J. Neurosci. Methods. 112, 83-94 (2001).</li>
<li>Shirvalkar, P. R., Rapp, P. R., Shapiro, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bidirectional+changes+to+hippocampal+theta+gamma+oscillations+predict+memory+for+recent+spatial+episodes%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+U+S+A%22%5BJournal%5D)">Bidirectional changes to hippocampal theta gamma oscillations predict memory for recent spatial episodes.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 107 (15), 7054-709 (2010).</li>
</ol>

Water maze op basis van gedrag taken zorgen voor doeltreffende instrumenten om de dieren &#39;cognitieve vaardigheden en representaties sonde in real time 1. Het gebruik van lichtgewicht en kosteneffectieve headstage voorversterkers is vooral van belang in de gedrags-neurofysiologie toepassingen waarbij het water maze. Omdat ontsnappen aan het koude water zorgt intrinsieke motivatie voor dieren in deze taken, kan hun gedrag worden getest in proeven herhaald, zonder de moeilijkheden te motiveren dieren op het ...

<table><tbody><tr><td>Op maat ontworpen geïntegreerde printplaat</td><td>ExpressPCB.com</td><td>Custom</td><td>2-laags dubbelzijdige PCB</td></tr><tr><td>Oppervlakte-montage weerstanden</td><td>Mouser Electronics</td><td>RK73B1JTTDD156J</td><td>1/10 W, 15 M Ohm 0603, dikkefilm</td></tr><tr><td>SMD-condensatoren</td><td>Newark Inc</td><td>0402YD104KAT2A</td><td>0.1 uF (0402)</td></tr><tr><td>SMD-operationele versterker (quad FET)</td><td>Mouser Electronics</td><td>595-TLC2274AIPW</td><td>Quad FET - lage ruis</td></tr><tr><td>9-pins ABS-socket</td><td>Ginder Scientific</td><td>GS09SKT-220</td><td>Voor verbinding met dier</td></tr><tr><td>9-pins ABS-steker</td><td>Ginder Scientific</td><td>GS09PLG-220</td><td>Om in dier te implanteren</td></tr><tr><td>Zwarte Delrin ringmoer</td><td>Ginder Scientific</td><td>GS09BDN-220</td><td></td></tr><tr><td>Zwarte Delrin kapmoer</td><td>Ginder Scientific</td><td>GS09BDC-220</td><td>Voor bescherming van implantaat van het dier&amp;rsquo;</td></tr><tr><td>Amphenol-pinnen (mannelijk)</td><td>Ginder Scientific</td><td>220-P02</td><td></td></tr><tr><td>Amphenol-pinnen (vrouwelijk)</td><td>Ginder Scientific</td><td>220-S02</td><td></td></tr><tr><td>5-minuten epoxy</td><td>Devcon Inc.</td><td>S-208 / 20845</td><td></td></tr><tr><td>Poster Tack-kneedgum</td><td>Elmer&amp;rsquo;s</td><td>026000015318</td><td></td></tr><tr><td>Harskern soldeertin</td><td>Radio Shack</td><td>64-009</td><td></td></tr><tr><td>Soldeerbout</td><td>Weller</td><td>Pyropen WSTA6</td><td>(instelbare temperatuur)</td></tr><tr><td>Metalen pincet</td><td>Fine Science Tools</td><td>Size 5</td><td></td></tr><tr><td>Parafilm-vellen</td><td>American National Can</td><td>Parafilm 4&quot; x 250&amp;rsquo;</td><td></td></tr><tr><td>Magnetdraad</td><td>Belden</td><td>8052</td><td>Emailgecoat</td></tr><tr><td>Amperemeter/Multimeter</td><td>Fluke Biomedical</td><td>77 Multimeter</td><td></td></tr><tr><td>Millmax dubbele rij headers</td><td>Mill-Max</td><td>575 - 002101</td><td>0.05&quot;</td></tr><tr><td>Soldeerdraad/Solder Wick</td><td>Chemtronics</td><td>7-10L</td><td>0.75 in.</td></tr></tbody></table>

ontwerp en bouw van een kosteneffectieve headstage voor simultaneous neurale stimulatie en opnemen in het water maze

Design and Construction of a Cost Effective Headstage for Simultaneous Neural Stimulation and Recording in the Water Maze

Headstage voorversterkers en bron aanhangers worden vaak gebruikt om neurale activiteit in de gedrags-neurofysiologie experimenten te bestuderen. Beschikbare commerciële producten zijn vaak duur, niet gemakkelijk op maat, en niet onderwater. Hier beschrijven we een methode te ontwerpen en een op maat gemaakte, geïntegreerde schakeling headstage te bouwen voor gelijktijdige 4-kanaals neurale opname en 2-kanaals simulatie in wakker gedragen dieren. De headstage is ontworpen met behulp van een gratis, in de handel verkrijgbaar CAD-type ontwerp-pakket, en kan eenvoudig worden aangepast om verschillende schalen (bijv. om kanalen toe te voegen) tegemoet te komen. Een aangepaste printplaat is gebouwd met behulp van surface mount weerstanden, condensatoren en operationele versterkers om de eenheid te krijgen source volger circuit te bouwen. De headstage is water-proof met een combinatie van epoxy, parafilm en een synthetisch rubber stopverf. We hebben met succes gebruikt dit apparaat aan de lokale veld mogelijkheden te nemen en tegelijkertijd te stimuleren verschillende hersengebieden via onafhankelijke kanalen bij ratten zwemmen in een water maze. De totale kosten is &lt;$ 30/unit en kan gemakkelijk worden vervaardigd.

We presenteren een goedkope methode te ontwerpen en een licht headstage voorversterker systeem bouwen met gelijktijdige opname en neurale stimulatie mogelijkheid. Dit apparaat kan worden waterdicht gemaakt voor gebruik in het zwemmen dieren.

Ontwerp en Bouw van een kosteneffectieve Headstage voor Simultaneous neurale stimulatie en opnemen in het Water Maze

Headstage-voorversterkers en source-followers worden veelvuldig gebruikt voor het bestuderen van neurale activiteit in gedragsneurofysiologische experimenten. Beschikbare commerciële ...

Deze video demonstreert een procedure voor het construeren van een headstage-voorversterkersysteem, waarmee gelijktijdig chronisch geïmplanteerde elektroden in wakker, bewegende dieren kunnen worden geregistreerd en gestimuleerd. Ten eerste wordt een printplaat ontworpen voor een headstage met een specifiek aantal opname- en stimuleringskanalen. Er worden twee voorbeelden van source-follower-circuits getoond.De elektronische componenten worden vervolgens op de printplaat gesoldeerd en de headstage en de connectoren van de tether-kabel worden geconstrueerd om een interface te bieden tussen de headstage en het implantaat van het dier. Zonder losse verbindingen in het systeem kunnen betrouwbare registraties van lokale veldpotentialen worden verkregen uit de hippocampus van de rat. Het belangrijkste voordeel van deze techniek ten opzichte van bestaande methoden, zoals de aankoop van een commercieel verkrijgbaar headstage-versterkersysteem, is dat deze methode duizenden dollars goedkoper kan zijn en eenvoudig kan worden aangepast voor specifieke stimulatie- en registratie-experimenten.Omdat deze methode gelijktijdige registratie en stimulatie van het actieve brein mogelijk maakt, kan he

design-construction-cost-effective-headstage-for-simultaneous-neural

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neurowetenschap

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

Source: Moore, J. D., et al. Juxtacellular Monitoring and Localization of Single Neurons within Sub-cortical Brain Structures of Alert, Head-restrained Rats. J. Vis. Exp. (2015)This video demonstrates the method of juxtacellular recording and staining in a restrained, awake rat. The procedure involves recording signals from neurons and injecting dye to precisely localize the recording site. This technique allows accurate mapping of neural activity to the brain's anatomical structure.

Juxtacellular Recording and Staining for Precise Mapping of Neural Activity in an Awake Rat 

We beschrijven protocollen voor het trainen van ratten voor chronische elektrofysiologische opnames in volledig geautomatiseerde cognitieve taken op een Vloerprojectie Maze.

Geautomatiseerde Visual cognitieve taken voor opname neurale activiteit met behulp van een Vloerprojectie Maze

Shuttle-box vermijdingsleren is goed opgericht in behavioral neurowetenschappen. Dit protocol beschrijft hoe shuttle-learning in knaagdieren kan worden gecombineerd met locatie-specifieke elektrische intracorticale microstimulatie (ICMS) en gelijktijdige chronische in vivo opnames als een instrument om meerdere aspecten van leren en perceptie bestuderen.

Gecombineerd Shuttle-Box Training met Elektrofysiologische Cortex opnemen en stimulatie als een instrument om Perception en learning studie

Een draadloze, bidirectionele systeem voor meerkanaals neurale opnamen en stimulatie in vrij gedragen ratten wordt ingevoerd. Het systeem is licht en compact, dus met minimale impact op het gedrags repertoire van animal´s. Bovendien biedt dit systeem bidirectionele een geavanceerde tool om te beoordelen van de causale relaties tussen hersenen activering patronen en gedrag.

Een draadloze, bidirectionele Interface voor In Vivo opname en stimulatie van neurale activiteit in vrij gedragen ratten

Een nieuwe draadloze techniek voor het opnemen van extracellulaire neurale signalen uit de hersenen van vrij zwemmen goudvis wordt gepresenteerd. Het opnameapparaat bestaat uit twee tetrodes, een Microdrive, een neurale datalogger en een waterdichte behuizing. Alle onderdelen zijn op maat gemaakt, met uitzondering van de datalogger en de connector.

Draadloze elektrofysiologische opname van neuronen door beweegbare Tetrodes in vrij zwem vissen

Het hier gepresenteerde protocol geeft informatie over de gelijktijdige elektro-encefalografie (EEG) en gedragsbeoordeling in realtime. We hebben alle stappen in dit protocol besproken als een aantrekkelijke oplossing voor onderzoekers op vele gebieden van de neurowetenschappen, met name op het gebied van leren en geheugen.

Gelijktijdige monitoring van draadloze elektrofysiologie en geheugengedragstest als een hulpmiddel om hippocampale neurogenese te bestuderen

Het huidige protocol beschrijft de constructie van op maat gemaakte micro-elektrode arrays om lokale veldpotentialen in vivo van meerdere hersenstructuren tegelijkertijd vast te leggen.

Constructie van lokale veldpotentiaal micro-elektroden voor in vivo opnames van meerdere hersenstructuren tegelijkertijd

Een goedkoop elektro-encefalografisch registratiesysteem in combinatie met een millimetergrote spoel wordt voorgesteld om transcraniële magnetische stimulatie van het muizenbrein in vivo aan te sturen. Met behulp van conventionele schroefelektroden met een op maat gemaakt, flexibel, multi-elektrode arraysubstraat, kan multi-site opname worden uitgevoerd vanuit het muizenbrein als reactie op transcraniële magnetische stimulatie.

Goedkoop elektro-encefalografisch opnamesysteem gecombineerd met een millimetergrote spoel om het muizenbrein in vivo transcraniaal te stimuleren

Dit protocol schetst het gebruik van een op maat ontworpen opnameapparaat en elektroden om lokale veldpotentialen vast te leggen en de informatiestroom in de hippocampus en prefrontale cortex van de muis te onderzoeken.

Dubbele extracellulaire opnames in de hippocampus en prefrontale cortex van de muis

Leer hoe u een kosteneffectieve headstage bouwt voor simultane neurale stimulatie en registratie bij wakker gedrag vertonende dieren. Deze methode biedt betrouwbare lokale veldpotentiaalmetingen tegen een fractie van de kosten van commerciële systemen.

Ontwerp en Bouw van een kosteneffectieve Headstage voor Simultaneous neurale stimulatie en opnemen in het Water Maze

Meer video's verkennen