Name: Zaprojektowanie i zbudowanie ekonomicznej sceny czołowej do jednoczesnej stymulacji neuronowej i rejestracji w labiryncie wodnym (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2010-10-13T17:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 9 s
Description: Poznaj metodę budowy ekonomicznego wzmacniacza czołowego do jednoczesnej stymulacji neuronowej i rejestracji w labiryncie wodnym. To rozwiązanie umożliwia niezawodne pomiary aktywności mózgu u zwierząt pływających.

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

Pragniemy podziękować Justinowi Ricebergowi za pomoc techniczną przy testowaniu modułu przedwzmacniacza (headstage). Praca ta była częściowo finansowana z grantów National Institutes of Health MH65658, MH073689 oraz F30 AG034003-01A1, a także przez Mount Sinai School of Medicine.

1. Przegląd konstrukcji i wykonania głowicy (headstage)
Kompletny system przedwzmacniacza głowicowego składa się z następujących komponentów:
<ol>
	<li>Projektowana komputerowo zintegrowana płyta obwodowa z czterema kanałami rejestracji i dwoma kanałami stymulacji.</li>
	<li>Elektrody przekazujące kanały rejestracji i stymulacji do odpowiednich złączy na etapie głowicowym zwierzęcia.</li>
	<li>Kabel wiążący oraz interfejs przekazujący kanały rejestracji i stymulacji do komutatora pierścieniowego.</li>
	<li>Dwie formy hydroizolacji na etapie głowicowym oraz na układzie scalonym.</li>
</ol>
2. Projekt i układ headstage'u
Zaprojektowaliśmy drukowaną płytkę obwodu zintegrowanego z 4 wzmacniaczami zstępującymi (source followers) i 2 kanałami stymulacji przelotowej, korzystając z komercyjnie dostępnego pakietu oprogramowania CAD (www.expresspcb.com). Zaprojektowano jeden moduł przedwzmacniacza (headstage), a wzór projektu został powielony na większym arkuszu płytki obwodowej, aby zapewnić wiele modułów przy niższym koszcie. Plik CAD jest przesyłany do firmy zajmującej się produkcją płytek drukowanych (PCB), gdzie drukowane są dwustronne, dwuwarstwowe płytki z miedzianymi warstwami górną i dolną oraz wszystkimi otworami przelotowymi metalizowanymi. Płytki posiadają ścieżki i pady cynowo-ołowiowe, zgodne z przemysłowym standardem laminatu FR-4. PCB można zamówić i otrzymać w następnym dniu roboczym. Poszczególne moduły przedwzmacniaczy są wycinane z dużego, powielonego arkusza PCB, a komponenty elektroniczne są łączone za pomocą lutowania. Przedstawiono przykładowy układ modułu przedwzmacniacza zastosowanego w tym protokole (Rysunek 1). Szczegółowe instrukcje i wskazówki dotyczące projektowania PCB znajdują się na stronie internetowej producenta.
3. Przygotowanie i lutowanie komponentów elektronicznych
Wszystkie komponenty elektroniczne użyte w tym protokole są typu SMD (Surface Mount Device). Ślad każdego typu urządzenia (rezystora, kondensatora itp.) został dobrany tak, aby zminimalizować marnotrawstwo miejsca na stopniu wejściowym (headstage), jednak w razie potrzeby można zastosować większe komponenty SMD.
<ol>
	<li>Rozmieść komponenty na płytce drukowanej i przygotuj je do lutowania.</li>
	<li>Nałóż niewielką ilość spoiwa na pad cynowo-ołowiowy, który ma zostać zlutowany, a następnie zbliż grot lutownicy, aby stopić spoiwo i przytwierdzić je do pada.</li>
	<li>W pierwszej kolejności przylutuj kondensatory, następnie rezystory, a na koniec wzmacniacze operacyjne.</li>
	<li>Wzmacniacze operacyjne mogą ulec zniszczeniu w wyniku przegrzania. Użyliśmy lutownicy z regulacją temperatury, ustawiając ją na najniższą wartość niezbędną do stopienia spoiwa. Zminimalizuj czas grzania potrzebny do uzyskania prawidłowego połączenia lutowniczego. Uznaliśmy za wygodne stworzenie niewielkiego zbiornika spoiwa, które wpływa na pad ścieżki, poprzez nakładanie lutu wzdłuż ścieżek komunikacyjnych lub zasilających.</li>
	<li>Za pomocą omomierza sprawdź, czy rezystancja rezystorów odpowiada wartości oczekiwanej.</li>
	<li>Dokładnie obejrzyj każdy pad, aby upewnić się, że spoiwo nie łączy ani nie zwiera sąsiednich padów. W przypadku wystąpienia mostka lutowniczego, podgrzej i stop spoiwo, a następnie użyj pęsety, aby przerwać mostek.</li>
</ol>
4. Montaż i wykonanie interfejsów implantu i więzadeł
<ol>
	<li>Wprowadź igłę hipodermiczną 23 Ga do jednego z niewykorzystanych portów 9-pinowego gniazda ABS w celu zapewnienia wsparcia mechanicznego.</li>
	<li>Odetnij sześć kawałków izolowanego drutu magnetycznego o długości 1 cm do połączenia żeńskich pinów amphenol z gniazdem ABS.</li>
	<li>Przylutuj żeńskie piny do drutu magnetycznego, używając niewielkiej ilości spoiwa w każdym pinie i podgrzewając pin od strony końcówki.</li>
	<li>Przylutuj drugi koniec każdego drutu magnetycznego do gniazd ABS.</li>
	<li>Ustaw piny MillMax (samiec-samica) nad polami lutowniczymi po stronie przewodu łączącego (tether) w głowicy, a następnie dociśnij piny do płytki PCB, aby zapewnić ich stabilne osadzenie na wcisk. Następnie przylutuj kolejno każdy pin do odpowiedniego pola.</li>
	<li>Nasuń nakrętkę pierścieniową na złącze implantu neuronalnego i wciśnij wszystkie żeńskie piny w odpowiednie otwory w plastikowej podstawie.</li>
	<li>Nałóż klej akrylowy (np. Krazy Glue) na górną część złącza gniazda ABS i przymocuj je do podstawy głowicy. Przyklej rurkę 23 Ga do strony przewodu łączącego w głowicy w celu zapewnienia stabilizacji.</li>
</ol>
5. Hydroizolacja głowicy wzmacniacza
<ol>
	<li>Aby zaimpregnować headstage, należy pokryć cały układ scalony oraz wszelkie odsłonięte powierzchnie metalowe żywicą epoksydową 5-minutową. Należy odczekać 5-10 minut na wstępne wyschnięcie i 60 minut na całkowite utwardzenie.</li>
	<li>Masę mocującą Poster Tack należy nałożyć na powierzchnię 9-pinowego gniazda ABS wokół pinów żeńskich wystających z końca zwierzęcego.</li>
	<li>Aby zapewnić maksymalną wodoodporność, należy połączyć gniazdo ABS z wtykiem ABS i dokręcić nakrętkę pierścieniową. Wokół styku należy owinąć wąski pasek parafilmu, aby zapobiec dostawaniu się wody do złączy pinowych.</li>
</ol>
Klucze do sukcesu
<ol>
	<li>Podczas lutowania wzmacniacza operacyjnego należy uważać, aby nie przegrzać plastikowej obudowy. W przypadku widocznego przypalenia lub stopienia, należy usunąć wzmacniacz i wymienić go na nowy. Zbyt wysoka temperatura może uszkodzić wzmacniacz operacyjny nawet bez widocznego stopienia obudowy. Po lutowaniu należy przetestować każdy kanał za pomocą generatora funkcji.</li>
	<li>Należy upewnić się, że na stopniu wejściowym (headstage) nie ma zwarć ani mostków lutowniczych. Do usuwania komponentów lub nadmiaru cyny można użyć plecionki lutowniczej.</li></ol>
6. Reprezentatywne wyniki
Poprawny zapis powinien śledzić sygnał źródła wejściowego bez przerw podczas ruchu. Aby przetestować przedwzmacniacz głowicowy, użytkownik powinien użyć generatora funkcji jako wejścia do każdego pinu rejestrującego i ocenić przebiegi fal na wyjściu z złącza Mill Max. Fizyczne przemieszczanie przedwzmacniacza głowicowego nie powinno wpływać na kształt rejestrowanych przebiegów fal.
<img src="/files/ftp_upload/2155/2155fig1.jpg" alt="Schematy konstrukcyjne PCB; obwody A i B ze ścieżkami do analizy ścieżek sygnałów elektronicznych." data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="Rysunek 1"> Rysunek 1. (A) Widok schematyczny górnej warstwy płytki drukowanej (PCB). Czerwone linie oznaczają ścieżki miedziane. Żółte linie oznaczają opcjonalną warstwę nadruku do pozycjonowania komponentów elektronicznych. Przedstawiono rozmieszczenie wzmacniacza operacyjnego (centralny żółty kwadrat), rezystorów (mniejsze żółte kwadraty) i kondensatorów (najmniejsze żółte kwadraty). (B) Widok schematyczny dolnej warstwy PCB. Zielone linie oznaczają ścieżki miedziane. Duży zielony obszar wypełniony reprezentuje płaszczyznę masy. Plik modelowy tego schematu jest dostępny do pobrania.

<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>

Nie zadeklarowano konfliktów interesów.

Zadania behawioralne oparte na labiryncie wodnym stanowią skuteczne narzędzia do badania w czasie rzeczywistym zdolności poznawczych i reprezentacji u zwierząt 1. Zastosowanie lekkich i niskokosztowych przedwzmacniaczy głowicowych jest szczególnie istotne w zastosowaniach neurofizjologii behawioralnej wykorzystujących labirynt wodny. Ponieważ ucieczka z zimnej wody stanowi dla zwierząt w tych zadaniach motywację wewnętrzną, ich zachowanie może być testowane w powtarzalnych próbach bez trudności związanych z mo...

<table><tbody><tr><td>Zintegrowana płytka obwodowa o niestandardowej konstrukcji</td><td>ExpressPCB.com</td><td>Niestandardowy</td><td>dwuwarstwowa dwustronna płytka PCB</td></tr><tr><td>Rezystory montowane powierzchniowo</td><td>Mouser Electronics</td><td>RK73B1JTTDD156J</td><td>1/10 W, 15 M Ohm 0603, grubowarstwowy</td></tr><tr><td>Kondensatory SMD </td><td>Newark Inc</td><td>0402YD104KAT2A</td><td>0,1 µF (0402)</td></tr><tr><td>Wzmacniacz operacyjny SMD (quad FET)</td><td>Mouser Electronics</td><td>595-TLC2274AIPW</td><td>Quad FET – niski poziom szumów</td></tr><tr><td>gniazdo ABS 9-pinowe</td><td>Ginder Scientific</td><td>GS09SKT-220</td><td>Do połączenia z zwierzęciem</td></tr><tr><td>Wtyczka ABS 9-pinowa</td><td>Ginder Scientific</td><td>GS09PLG-220</td><td>Do implantacji u zwierząt</td></tr><tr><td>Czarna nakrętka pierścieniowa z Delrinu</td><td>Ginder Scientific</td><td>GS09BDN-220</td><td></td></tr><tr><td>Czarna nakrętka z kapturkiem z Delrinu</td><td>Ginder Scientific</td><td>GS09BDC-220</td><td>W celu ochrony zwierząt&amp;rsquo;implant s</td></tr><tr><td>piny Amphenol (męskie)</td><td>Ginder Scientific</td><td>220-P02</td><td></td></tr><tr><td>piny Amphenol (żeńskie)</td><td>Ginder Scientific</td><td>220-S02</td><td></td></tr><tr><td>epoksyd 5-minutowy</td><td>Devcon Inc.</td><td>S-208 / 20845</td><td></td></tr><tr><td>Masa mocująca do plakatów</td><td>Elmer&amp;rsquo;S</td><td>026000015318</td><td></td></tr><tr><td>Cyna z rdzeniem kalafoniowym</td><td>Radio Shack</td><td>64-009</td><td></td></tr><tr><td>Lutownica </td><td>Weller</td><td>Pyropen WSTA6</td><td>(regulowana temperatura)</td></tr><tr><td>Pinceta metalowa</td><td>Fine Science Tools</td><td>Rozmiar 5</td><td></td></tr><tr><td>arkusze Parafilmu</td><td>American National Can</td><td>Parafilm 4&quot; x 250&amp;rsquo;</td><td></td></tr><tr><td>Drut magnetowy</td><td>Belden</td><td>8052</td><td>Pokryte emalią</td></tr><tr><td>Amperomierz/Multimetr</td><td>Fluke Biomedical</td><td>77 Multimetr</td><td></td></tr><tr><td>Gniazda Millmax w dwóch rzędach</td><td>Mill-Max</td><td>575 - 002101</td><td>0.05&quot;</td></tr><tr><td>Plecionka miedziana do odsysania spoiwa</td><td>Chemtronics</td><td>7-10 L</td><td>0,75 cala</td></tr></tbody></table>

projekt i konstrukcja kostuktywnego headstage'a do jednoczesnej stymulacji i rejestracji aktywności neuronalnej w labiryncie wodnym

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

Przedwzmacniacze głowicowe oraz podążniki są powszechnie stosowane do badania aktywności neuronalnej w eksperymentach z zakresu neurofizjologii behawioralnej. Dostępne produkty komercyjne są często kosztowne, trudne do modyfikacji i nie są odporne na zanurzenie. W niniejszym materiale opisujemy metodę projektowania i budowy spersonalizowanej głowicy z układem scalonym do jednoczesnej 4-kanałowej rejestracji sygnałów neuronalnych i 2-kanałowej stymulacji u czuwających zwierząt podczas wykonywania zadań behawioralnych. Głowica została zaprojektowana przy użyciu bezpłatnego, komercyjnie dostępnego pakietu projektowego typu CAD i może być łatwo modyfikowana w celu dostosowania do różnych parametrów (np. w celu dodania kanałów). Spersonalizowana płytka drukowana jest budowana z wykorzystaniem rezystorów, kondensatorów i wzmacniaczy operacyjnych montowanych powierzchniowo, co pozwala na stworzenie obwodu podążnika o wzmocnieniu jedności. Głowica zostaje uszczelniona przy użyciu kombinacji epoksydowej żywicy, parafilmu i syntetycznej masy gumowej. Urządzenie to zostało z sukcesem wykorzystane do rejestracji potencjałów polowych oraz jednoczesnej stymulacji różnych obszarów mózgu za pomocą niezależnych kanałów u szczurów pływających w labiryncie wodnym. Całkowity koszt wynosi &lt; 30 USD za jednostkę, a urządzenie może być łatwo produkowane.

Przedstawiamy niskokosztową metodę projektowania i budowy lekkiego systemu przedwzmacniacza montowanego na głowie (headstage), który umożliwia jednoczesną rejestrację i stymulację aktywności neuronalnej. Urządzenie to można uszczelnić, aby umożliwić jego zastosowanie u zwierząt pływających.

Projekt i konstrukcja kostuktywnego headstage'a do jednoczesnej stymulacji i rejestracji aktywności neuronalnej w labiryncie wodnym

Przedwzmacniacze głowicowe oraz wtórniki napięcia są powszechnie stosowane do badania aktywności neuronalnej w eksperymentach z zakresu neurofizjologii behawioralnej. Dostępne komercyjne...

W niniejszym filmie zaprezentowano procedurę konstrukcji systemu przedwzmacniacza do etapu głowowego, który umożliwia jednoczesną rejestrację i stymulację za pomocą chronicznie wszczepionych elektrod u budzących się zwierząt podczas wykonywania określonych zachowań. W pierwszej kolejności zaprojektowana zostaje płytka drukowana etapu głowowego z określoną liczbą kanałów rejestrujących i stymulujących. Przedstawiono dwa przykłady układów z wtórnikiem emitera.Następnie komponenty elektroniczne są przylutowane do płytki drukowanej, a złącza stopnia głowowego i kabla wiążącego są konstruowane w celu zapewnienia interfejsu pomiędzy stopniem głowowym a implantem zwierzęcia. Przy braku poluzowanych połączeń w systemie możliwe jest uzyskanie niezawodnych zapisów lokalnych potencjałów polowych z hipokampa szczura. Główną zaletą tej techniki w porównaniu z istniejącymi metodami, takimi jak zakup komercyjnie dostępnego systemu wzmacniaczy stopnia głowowego, jest fakt, że metoda ta może być o tysiące dolarów tańsza i łatwiejsza do dostosowania do konkretnych eksperymentów z zakresu stymulacji i rejestracji.Ponieważ metoda ta umożliwia jednoczesną rejestrację i stymulację mózgu w stanie aktywności behawioralnej, może ona pomóc w identyfikacji i kontrolowaniu neuronalnych mechanizmów poznawczych. Z kolei metody te mogą w ostateczności pomóc w poprawie funkcji i leczeniu zaburzeń mózgu u ludzi. Przedstawiony w tym filmie niskokosztowy system przedwzmacniacza głowicowego pozwala na jednoczesną rejestrację i stymulację neuronalną i może zostać uczyniony wodoodpornym do zastosowań u zwierząt pływających.Kompletny system składa się z następujących komponentów: komputerowo zaprojektowanej zintegrowanej płyty obwodów z czterema kanałami rejestracyjnymi i dwoma kanałami stymulacyjnymi. Złote piny przekazują sygnały mózgowe do stopnia czołowego oraz sygnały stymulacyjne do mózgu poprzez oddzielne złącza na stopniu czołowym zwierzęcia. Kabel i złącze wiążące przekazują kanały rejestracyjne i stymulacyjne poprzez komutator pierścieniowy do komputerowej stacji roboczej do badań fizjologicznych.Istnieją dwie formy uszczelnienia na etapie głowicy oraz na układzie scalonym. Przejdźmy teraz do analizy konstrukcji i układu głowicy przy użyciu komercyjnie dostępnego pakietu oprogramowania CAD. Zaprojektowano drukowaną płytkę układu scalonego z czterema wzmacnaczami źródłowymi o jednostkowym wzmocnieniu oraz dwoma przechodnimi kanałami stymulacji. W pierwszej kolejności należy stworzyć pady przyłączeniowe po obu stronach dla konektorów pinowych w przewodzie łączącym oraz w połączeniu z zwierzęciem.Kwadrupletowy wzmacniacz operacyjny FET może obsługiwać do czterech kanałów wejściowych dodatnich i ujemnych. Wymagane są dwie linie zasilania, z których każda może być połączona z masą za pomocą kondensatorów o pojemności 0,1 µF, aby zapobiec ewentualnym indukowanym oscylacjom we wzmacniaczach operacyjnych.Aby stworzyć obwód wzmacniacza z jednostkowym wzmocnieniem, skieruj sygnał na wejście nieodwracające wzmacniacza operacyjnego, a następnie połącz wyjście z wejściem odwracającym. Następnie, w przypadku kanałów stymulacji, dodaj rezystory 10 mega ohm w szeregu między wejściem nieodwracającym a masą. Poprowadź ścieżki łączące wyjścia z wejściami, wykorzystując przelotki (via), aby poprowadzić ścieżki na drugą warstwę płytki i z powrotem.Na koniec należy utworzyć dużą płaszczyznę masy na warstwie tylnej, aby połączyć wszystkie przelotki przeznaczone dla masy. Płaszczyzna masy powinna być następnie połączona z pinem masy, prowadząc na zewnątrz do kabla łączącego oraz do strony zwierzęcia. Zaprojektowano pojedynczy moduł głowicowy, a następnie wzór ten powielono na większej płycie obwodowej, aby uzyskać wiele modułów głowicowych przy niższym koszcie.Plik CAD jest przesyłany do serwisu wytwarzania obwodów drukowanych, gdzie drukowane są dwustronne płytki dwuwarstwowe z miedzianymi warstwami górną i dolną, z wszystkimi otworami metalizowanymi na całej grubości płytek. Należy zastosować cynowo-ołowiowe, chemicznie niklowane ścieżki i pady, zgodne ze standardowymi laminatami FR4. Poszczególne stopnie przedwzmacniacza są wycinane z dużego arkusza PCB i łączone z komponentami elektronicznymi za pomocą lutowania.Teraz zobaczmy, jak połączyć komponenty elektroniczne. Rozpocznij przygotowania do lutowania podzespołów elektronicznych, rozmieszczając je na płytce drukowanej w celu przygotowania do lutowania. Nanieś niewielką ilość cyny na pad do lutowania, a następnie zbliż grot lutownicy, aby stopić materiał.Do płytki lutuje się najpierw kondensatory, następnie rezystory, a na końcu wzmacniacze operacyjne. Ponieważ wzmacniacze operacyjne mogą ulec zniszczeniu w wyniku przegrzania, należy użyć lutownicy z regulacją temperatury, ustawiając najniższą wartość niezbędną do stopienia spoiwa. W celu uzyskania prawidłego połączenia lutowniczego należy dążyć do zminimalizowania czasu grzania.Wygodnie jest utworzyć mały zbiornik lub nadlewkę lutowniczą, która wpływa na pole lutownicze, nakładając lut wzdłuż ścieżek komunikacyjnych lub zasilających. Następnie należy użyć omomierza, aby sprawdzić, czy rezystancja na rezystorach odpowiada oczekiwanej wartości. Należy dokładnie obejrzeć każdy pad, aby upewnić się, że lut nie łączy ani nie zwiera sąsiednich pól lutowniczych.Jeśli znajduje się tutaj mostek lutowniczy, należy go stopić, a następnie użyć pęsety, aby przerwać połączenie. Teraz przeanalizujmy, jak montować i wytwarzać interfejsy wiązki przewodów. Najpierw wsuń fragment rurki hipodermicznej o rozmiarze 19 gauge do jednego z nieużywanych portów gniazda A BS z dziewięcioma pinami w celu zapewnienia wsparcia mechanicznego.Odetnij sześć kawałków izolowanego drutu magnetycznego o długości 2 cm, służących do połączenia pinów żeńskich i fenolowych z gniazdem A BS. Następnie, nakładając niewielką ilość lutu na każdy pin, rozgrzej go od końcówki do ramienia i przylutuj piny żeńskie do drutu magnetycznego. Umieść piny milax męskie i żeńskie nad polami lutowniczymi po stronie wiązki etapu głowicy i dociśnij piny do PCB, aby zapewnić stabilne dopasowanie mechaniczne.Następnie przylutuj kolejno każdy pin do odpowiedniej podkładki. Następnie umieść nakrętkę pierścieniową nad złączem implantu neuronowego i wciśnij wszystkie piny żeńskie w odpowiednie otwory w plastikowej podstawie. Nałóż klej akrylowy na górną część gniazda ABS i przymocuj je do podstawy modułu czołowego.Na koniec przyklej rurkę o rozmiarze 19 gauge do strony tethera etapu głowowego (head stage) w celu zapewnienia wsparcia. Teraz sprawdźmy, jak uszczelnić etap głowowy, aby zabezpieczyć cały układ scalony i wszelkie odsłonięte powierzchnie metalowe za pomocą pięciominutowej żywicy epoksydowej. Pozostaw od 5 do 10 minut na wstępne utwardzenie i 60 minut na całkowite utwardzenie.Nanieś masę uszczelniającą (post attack putty) na powierzchnię gniazda ABS z dziewięcioma pinami wokół pinów żeńskich wystających z końca zwierzęcego. Aby zapewnić maksymalną wodoszczelność, należy połączyć gniazdo ABS z wtykiem ABS i dokręcić nakrętkę pierścieniową. Owiń miejsce styku wąskim paskiem parafilmu, aby zapobiec kontaktowi wody z konektorami pinów.Teraz zaprezentujemy kilka reprezentatywnych wyników. Jako przykład udanego zapisu: prawidłowy zapis powinien podążać za sygnałem źródła wejściowego, bez przerw w przesyłaniu sygnału podczas ruchu.W celu uzyskania rzetelnych informacji na temat elektrofizjologii lub LFPS należy zapoznać się z cytowaniem numer dwa. Podczas przesyłania prądu przez konkretny kanał wejściowy użytkownik powinien upewnić się, że nie występuje przesił sygnału do kanałów sąsiednich. Można to osiągnąć, przesyłając sygnał przez każdy kanał i testując wyjście wszystkich pozostałych kanałów.W przypadku wystąpienia przesłuchów między kanałami prosimy o zapoznanie się z sugestiami zawartymi w trzecim artykule referencyjnym. Użytkownik może wymagać, aby głowica była umieszczona płasko na głowie zwierzęcia lub posiadała dodatkowe kanały. Po opanowaniu techniki z sukcesem wykonaliśmy takie głowice z dodatkowymi kanałami i różnymi konfiguracjami.Technikę tę można przeprowadzić w sposób seryjny, aby zbudować wiele etapów głowic jednocześnie, co pozwala na zapewnienie powtarzalności i szybkie zastąpienie uszkodzonych elementów. Procedurę tę można stosować w połączeniu z innymi metodami, takimi jak ukierunkowana infuzja leków czy stymulacja optogenetyczna, aby zbadać, w jaki sposób różne neuroprzekaźniki i neuromodulatory wpływają na mechanizmy pamięci w mózgu. Wykorzystaliśmy tę kombinację technik do rejestracji i modyfikacji rytmów mózgu w hipokampie szczura, co pozwoliło na przewidzenie wyników testów pamięciowych.

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

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neuronauka

Projektowanie i budowa efektywnego podzespołu do jednoczesnej stymulacji i rejestracji neuronów w labiryncie wodnym

Opisano projektowanie, wykonanie i montaż ultralekkiego zmotoryzowanego mikronapędu. Urządzenie stanowi kosztowo efektywne i łatwe w użyciu rozwiązanie do chronicznych rejestracji pojedynczych jednostek u małych zwierząt w warunkach behawioralnych.

Projekt i montaż ultralekkiego zmotoryzowanego mikronapędu do chronicznych rejestracji neuronalnych u małych zwierząt

Źródło: Moore, J. D., et al. Juxtacellular Monitoring and Localization of Single Neurons within Sub-cortical Brain Structures of Alert, Head-restricted Rats. J. Vis. Exp. (2015)Ten film pokazuje metodę zestawiania nagrań komórkowych i barwienia u skrępowanego, przytomnego szczura. Zabieg polega na rejestrowaniu sygnałów z neuronów i wstrzykiwaniu barwnika w celu precyzyjnej lokalizacji miejsca zapisu. Technika ta pozwala na dokładne odwzorowanie aktywności neuronalnej na anatomiczną strukturę...

Zapis i barwienie Juxtacellular w celu precyzyjnego mapowania aktywności neuronalnej u obudzonego szczura 

Opisujemy protokoły szkolenia szczurów do przewlekłych zapisów elektrofizjologicznych w pełni zautomatyzowanych zadaniach poznawczych w labiryncie projekcji podłogowej.

Zautomatyzowane wizualne zadania poznawcze do rejestrowania aktywności neuronalnej za pomocą labiryntu projekcji podłogowej

Nauka unikania shuttle-boxów jest dobrze ugruntowana w neuronauce behawioralnej. Protokół ten opisuje, w jaki sposób uczenie się w pudełku wahadłowym u gryzoni można połączyć z specyficzną dla miejsca elektryczną mikrostymulacją wewnątrzkorową (ICMS) i jednoczesnymi przewlekłymi zapisami in vivo jako narzędzie do badania wielu aspektów uczenia się i percepcji.

Połączony trening w skrzynce wahadłowej z rejestracją i stymulacją kory elektrofizjologicznej jako narzędziem do badania percepcji i uczenia się

Wprowadzono bezprzewodowy, dwukierunkowy system do wielokanałowych zapisów neuronowych i stymulacji u swobodnie zachowujących się szczurów. System jest lekki i kompaktowy, dzięki czemu ma minimalny wpływ na repertuar behawioralny zwierzęcia. Co więcej, ten dwukierunkowy system zapewnia wyrafinowane narzędzie do oceny związków przyczynowo-skutkowych między wzorcami aktywacji mózgu a zachowaniem.

Bezprzewodowy, dwukierunkowy interfejs do rejestrowania in vivo i stymulacji aktywności neuronalnej u swobodnie zachowujących się szczurów

Prezentowana jest nowatorska technika bezprzewodowa do rejestrowania zewnątrzkomórkowych sygnałów nerwowych z mózgu swobodnie pływających złotych rybek. Urządzenie rejestrujące składa się z dwóch tetrod, mikronapędu, rejestratora danych neuronowych i wodoodpornej obudowy. Wszystkie części są wykonywane na zamówienie, z wyjątkiem rejestratora danych i jego złącza.

Bezprzewodowa elektrofizjologiczna rejestracja neuronów przez ruchome tetrody u swobodnie pływających ryb

Przedstawiony tutaj protokół dostarcza informacji na temat jednoczesnej elektroencefalografii (EEG) i oceny behawioralnej w czasie rzeczywistym. Omówiliśmy wszystkie kroki związane z tym protokołem jako atrakcyjnym rozwiązaniem dla badaczy z wielu dziedzin neuronauki, szczególnie w obszarach uczenia się i pamięci.

Jednoczesne monitorowanie bezprzewodowego testu elektrofizjologii i pamięci behawioralnej jako narzędzia do badania neurogenezy hipokampa

Obecny protokół opisuje konstrukcję specjalnie wykonanych układów mikroelektrod do rejestrowania lokalnych potencjałów pola in vivo z wielu struktur mózgu jednocześnie.

Budowa mikroelektrod potencjału lokalnego pola do nagrań in vivo z wielu struktur mózgu jednocześnie

Proponuje się tani system zapisu elektroencefalograficznego w połączeniu z cewką o rozmiarach milimetrowych do napędzania przezczaszkowej stymulacji magnetycznej mózgu myszy in vivo. Korzystając z konwencjonalnych elektrod śrubowych z niestandardowym, elastycznym podłożem z matrycą wieloelektrodową, można przeprowadzić zapis w wielu miejscach z mózgu myszy w odpowiedzi na przezczaszkową stymulację magnetyczną.

Niedrogi elektroencefalograficzny system zapisu w połączeniu z cewką o rozmiarach milimetrowych do przezczaszkowej stymulacji mózgu myszy in vivo

Ten protokół opisuje użycie specjalnie zaprojektowanego urządzenia rejestrującego i elektrod do rejestrowania lokalnych potencjałów pola i badania przepływu informacji w hipokampie myszy i korze przedczołowej.

Podwójne nagrania zewnątrzkomórkowe w hipokampie myszy i korze przedczołowej myszy

Poznaj metodę budowy ekonomicznego wzmacniacza czołowego do jednoczesnej stymulacji neuronowej i rejestracji w labiryncie wodnym. To rozwiązanie umożliwia niezawodne pomiary aktywności mózgu u zwierząt pływających.

Zaprojektowanie i zbudowanie ekonomicznej sceny czołowej do jednoczesnej stymulacji neuronowej i rejestracji w labiryncie wodnym (Wideo) | JoVE Journal

Projekt i konstrukcja kostuktywnego headstage'a do jednoczesnej stymulacji i rejestracji aktywności neuronalnej w labiryncie wodnym

Przeglądaj więcej filmów