Zaprojektowanie i zbudowanie ekonomicznej sceny czołowej do jednoczesnej stymulacji neuronowej i rejestracji w labiryncie wodnym

Ten film demonstruje procedurę konstruowania systemu przedwzmacniacza stopnia głównego, który jednocześnie nagrywa i stymuluje przewlekle i wszczepione elektrody u przytomnych, zachowujących się zwierząt. Po pierwsze, płytka drukowana jest zaprojektowana dla stopnia głównego z docelową liczbą kanałów nagrywających i stymulujących. Pokazano dwa przykłady obwodów wtórnika źródła.

Komponenty elektroniczne są następnie sprzedawane na płytkę drukowaną, a złącza stopnia głównego i mocującego są konstruowane tak, aby zapewnić interfejs między stopniem głowy a implantem zwierzęcia. Brak luźnych połączeń w systemie pozwala na uzyskanie wiarygodnych zapisów potencjału lokalnego pola z hipokampa szczura. Główną przewagą tej techniki nad istniejącymi metodami, takimi jak zakup dostępnego na rynku systemu wzmacniacza stopnia głównego, jest to, że metoda ta może być o tysiące dolarów tańsza i łatwo dostosować do określonych eksperymentów stymulacji i nagrywania.

Ponieważ metoda ta pozwala na jednoczesne nagrywanie i stymulację zachowującego się mózgu, może pomóc w identyfikacji i kontrolowaniu neuronalnych mechanizmów poznawczych. Z kolei metody te mogą ostatecznie przyczynić się do poprawy funkcji i leczenia zaburzeń mózgu u ludzi. Niedrogi system przedwzmacniacza stopnia czołowego przedstawiony w tym filmie umożliwia jednoczesne nagrywanie i stymulację neuronową oraz może być wodoodporny do użytku z pływającymi zwierzętami.

Kompletny system składa się z następujących elementów: zaprojektowanej komputerowo płytki scalonej z czterema kanałami nagrywania i dwoma kanałami stymulacji. Złote szpilki przekazują sygnały mózgowe do stopnia głowy i sygnały stymulacji do mózgu przez oddzielne złącza na stopniu głowy zwierzęcia. i złącze linkowe przekazują kanały nagrywania i stymulacji przez komutator pierścienia ślizgowego do skomputeryzowanej stacji roboczej fizjologii.

Istnieją dwie formy hydroizolacji na stopniu głowicy i na układzie scalonym. Przyjrzyjmy się teraz projektowi i układowi sceny głównej za pomocą dostępnego na rynku pakietu CAD oprogramowania. Zaprojektowana została drukowana płytka scalona z czterema jednolitymi popychaczami źródła wzmocnienia i dwoma kanałami stymulacji przejścia Najpierw utwórz podkładki konektorów po obu stronach dla złączy pinowych na uwięzi i połączeniu zwierzęcym.

Poczwórny wzmacniacz operacyjny FET może przyjąć do czterech kanałów wejściowych plus minus. Potrzebne są dwie linie energetyczne, z których każda może być podłączona do ognia gruntowego. Kondensatory 0,1 Micro Ferre zapobiegające ewentualnym indukowanym oscylacjom we wzmacniaczach operacyjnych.

Aby utworzyć obwód wzmacniacza o wzmocnieniu jedności, skieruj sygnał do dodatniego wejścia wzmacniacza operacyjnego, a następnie podłącz wyjście z powrotem do wejścia odwracającego. Następnie dodaj 10 rezystorów megaomowych szeregowo z dodatnim wejściem do masy dla kanałów stymulacji. Ułóż ścieżki przechodzące przez ścieżki łączące wyjścia z wejściami za pomocą VS.To poprowadź ścieżki do drugiej warstwy znudzonego im z powrotem.

Na koniec utwórz dużą płytę uziemiającą na tylnej warstwie, aby połączyć wszystkie przelotki, które mają na celu uziemienie. Następnie płytę uziemiającą należy podłączyć do kołka uziemiającego, na zewnątrz do linki i strony zwierzęcia. Projektuje się pojedynczy stopień główny, a wzór projektowy jest ułożony na większym arkuszu płytki drukowanej, aby zapewnić wiele stopni głównych przy niższych kosztach.

Plik CAD jest przesyłany do usługi produkcji obwodów drukowanych, gdzie dwustronne dwuwarstwowe płytki są drukowane przy użyciu górnych i dolnych warstw miedzi ze wszystkimi otworami przechodzącymi przez płytki. Używaj cyny, ołowiu, platerowanych energią słoneczną ścieżek i podkładek, które odpowiadają standardowym laminatom FR four. Poszczególne stopnie głowicy są wycinane z dużej, wyłożonej kafelkami płyty PCB, a elementy elektroniczne są połączone za pomocą energii słonecznej.

Zobaczmy teraz, jak podłączyć elementy elektroniczne. Rozpocznij przygotowania do żołnierskiej służby komponentów elektronicznych, organizując komponenty na płytce drukowanej, aby przygotować je do walki. Umieść niewielką ilość sprzedawanej ilości na blaszanej podkładce ołowianej, która ma być lutowana i zbliż końcówkę żołnierskiego żelazka, aby stopić się w jeleniu.

Żołnierz do pada żołnierz najpierw kondensatory, następnie rezystory, a następnie wzmacniacze operacyjne. Ponieważ wzmacniacze operacyjne mogą zostać zniszczone przez przegrzanie, jest to pistolet o zmiennym cieple, a najniższe ciepło jest niezbędne do stopienia żołnierza. Najlepiej jest zminimalizować czas nagrzewania potrzebny do zrobienia dobrego żołnierskiego jointa.

Uważamy, że wygodnie jest stworzyć mały zbiornik lub żołnierza, który wpływa do podkładki śladowej, nakładając żołnierza wzdłuż ścieżek komunikacyjnych lub zasilających. Teraz użyj miernika O, aby sprawdzić, czy rezystancja na rezystorach spełnia oczekiwaną wartość. Sprawdź dokładnie każdą podkładkę, aby upewnić się, że żaden żołnierz nie łączy ani nie łączy sąsiednich klocków.

Jeśli jest tu most dla żołnierzy, stopić żołnierza i użyć pęsety, aby złamać most. Zobaczmy teraz, jak montować i wytwarzać interfejsy tether. Najpierw włóż kawałek rurki podskórnej o rozmiarze 19 do jednego z nieużywanych portów dziewięciopinowego gniazda A BS w celu mechanicznego wsparcia.

Wytnij sześć dwucentymetrowych kawałków izolowanego drutu magnetycznego do podłączenia kołków żeńskich i fenolowych do gniazda A BS. Teraz, używając niewielkiej ilości ramienia w każdym bolcu, podgrzej szpilkę od końcówki, aby przyłączyć kołki żeńskie do przewodu magnetycznego. Umieść męskie żeńskie piny milax nad padami po stronie linki stopnia głowicy i ściśnij kołki nad płytką drukowaną, aby zapewnić dopasowanie ciśnieniowe.

Następnie sprzedał każdą szpilkę do każdego pada w kolejności. Następnie umieść nakrętkę pierścieniową nad złączem implantu nerwowego i wepchnij wszystkie żeńskie kołki w żądane szczeliny na plastikowej podstawie. Nałóż klej akrylowy na górną część złącza gniazda A BS i przymocuj go do podstawy stopnia głowicy.

Na koniec przyklej rurkę o rozmiarze 19 do strony linki stopnia głównego, aby uzyskać wsparcie. Zobaczmy teraz, jak uszczelnić stopień główny, aby uszczelnić stopień główny w przypadku całego układu scalonego i wszelkich odsłoniętych powierzchni metalowych za pomocą pięciominutowej żywicy epoksydowej. Odczekaj od pięciu do 10 minut na wstępne utwardzenie i 60 minut na trwałe utwardzenie.

Nałóż szpachlę po ataku na powierzchnię dziewięciopinowego gniazda BS wokół żeńskich kołków wystających z końca zwierzęcia. Aby uzyskać maksymalną wodoodporność, należy połączyć gniazdo A BS i wtyczkę BS oraz dokręcić nakrętkę pierścieniową. Owiń mały pasek folii para wokół interfejsu, aby zapobiec kontaktowi wody ze złączami pinowymi.

Teraz pokażemy kilka reprezentatywnych wyników pokazanych tutaj. Jako przykład udanego nagrania. Dobre nagranie będzie podążać za sygnałem źródła wejściowego bez wtrącania się i wyłączania podczas ruchu.

Aby uzyskać dobre odniesienie do elektrofizjologii lub LFPS, zapoznaj się z cytatem drugim. Podczas przepuszczania prądu przez określony kanał wejściowy, użytkownik powinien upewnić się, że nie ma przesłuchu sygnału do sąsiednich kanałów. Można to zrobić, przepuszczając sygnał przez każdy kanał i testując wyjście wszystkich innych kanałów.

Jeśli występuje przesłuch między kanałami, zapoznaj się z artykułem referencyjnym trzecim, aby uzyskać przydatne sugestie. Użytkownik może chcieć, aby stopień głowy był umieszczony płasko na głowie zwierzęcia lub z dodatkowymi kanałami. Z powodzeniem wyprodukowaliśmy takie stopnie czołowe z dodatkowymi kanałami i konfiguracjami po opanowaniu.

Technikę tę można wykonać na linii montażowej, aby zbudować wiele stopni głowicy w tym samym czasie, dzięki czemu możemy ustalić możliwość powielania i zapewnić szybką kopię zapasową dla uszkodzonych stopni głowicy. Procedura ta może być stosowana w połączeniu z innymi metodami, takimi jak celowany wlew leków lub stymulacja optogenetyczna, w celu zbadania, w jaki sposób różne neuroprzekaźniki i neuromodulatory przyczyniają się do mechanizmów pamięci w mózgu. Użyliśmy tej kombinacji technik do rejestrowania i modyfikowania rytmów mózgowych w hipokampie szczura, które przewidywały wydajność pamięci.