Concepção e montagem de um Microdrive Ultra-leve motorizada para doenças crônicas Recordings Neurais em Pequenos Animais

O objetivo geral deste procedimento é montar um microacionador motorizado ultra leve, adequado para realizar gravações extracelulares estáveis de pequenos animais em comportamento. Isso é realizado primeiramente fixando com segurança o conector e o motor ao chassi. O segundo passo é moldar o suporte para encaixar no chassi e prender os tubos do suporte.

Em seguida, os tubos-guia para os eletrodos são instalados e os eletrodos de registro são carregados no microdrive. Por fim, capas transparentes são adicionadas para proteger os eletrodos e a fiação contra danos acidentais. Uma vez montado e implantado corretamente, o microdrive descrito pode ser utilizado para registrar atividade extracelular por um período de até 10 semanas.

Nosso procedimento de projeto e montagem evoluiu ao longo do tempo para maximizar a facilidade de uso e minimizar o custo, tornando-o mais prático e acessível a uma gama mais ampla de pesquisadores do que muitas versões publicadas anteriormente. Um microdrive completo é mostrado aqui. Ele consiste em vários componentes principais: um chassi que serve como estrutura superior do dispositivo, um motor com um eixo de saída finamente roscado, um carrinho roscado que sustenta os eletrodos e fornece um ponto de conexão elétrica, e um conector noetics, mostrado também nas tubulações do carrinho, eletrodos e tubos-guia dos eletrodos.

O eletrodo de base e os tubos do eletrodo são componentes personalizados que foram projetados com um software CAD 3D e usinados por um prestador de serviços de precisão local. Todos os demais componentes estão disponíveis comercialmente. Primeiro, utilize cortadores diagonais para aparar os pinos de contato na parte inferior do conector.

Reduza a fileira traseira de pinos para 1,5 milímetro e a fileira dianteira para um milímetro, conforme mostrado neste esquema. Em seguida, prenda cuidadosamente o chassi em um pequeno torno com a cavidade aberta voltada para baixo e use cola de cianoacrilato para fixar quatro segmentos de tubo de poliamida de 15 milímetros ao chassi, de modo que fiquem alinhados com a superfície traseira do chassi e orientados paralelamente entre si, como mostrado aqui. Após a secagem da cola de cianoacrilato, corte os tubos de poliamida para aproximadamente seis milímetros de comprimento e remova as seções da cintura.

As seções restantes dos tubos devem estar a aproximadamente três milímetros da borda inferior do chassi. Em seguida, use epóxi no chassi para construir um pequeno pedestal para o conector. Coloque o conector em cima e adicione epóxi adicional ao redor do conector.

A superfície do conector deve estar alguns milímetros acima dos tubos de poliamida e paralela à superfície do chassi. Após a cura completa do epóxi, remova o chassi da morsa e transfira-o para uma ferramenta com a superfície frontal voltada para cima. Em seguida, conduza os fios do motor através do orifício no chassi e deslize o motor para dentro do entalhe na base.

Após verificar se o motor e o eixo de transmissão estão paralelos ao chassi e se encaixam firmemente contra a parte inferior e lateral, fixe o motor ao chassi com epóxi. Depois que o epóxi tiver curado, gire o chassi para que o conector fique acessível. Para reduzir a tensão mecânica no motor e nos fios, adicione uma pequena quantidade de epóxi de cura rápida aos fios no ponto em que saem do chassi. Agora, corte, descasque e solde os fios aos contatos apropriados no conector.

Teste o motor para garantir uma rotação suave do eixo em ambas as direções e, em seguida, prossiga para a montagem do suporte do eletrodo. Primeiro, verifique o encaixe do suporte inserindo-o cuidadosamente no eixo do motor e movimentando-o para cima e para baixo ao longo de todo o comprimento do eixo de transmissão. Em baixa velocidade.

O êmbolo deve encaixar-se firmemente no chassi e não deve travar na unidade, nem o eixo do motor deve parar de girar. Se o êmbolo não se mover suavemente ao longo do eixo, inspecione a superfície do chassi e do parafuso de acionamento em busca de detritos.

Remova qualquer detrito com pinças finas ou ar comprimido e, em seguida, cubra a rosca com óleo mineral leve e verifique novamente o encaixe. Se o cursor estiver muito apertado, use pinças e uma pedra de amolar fina e úmida para remover o material que está obstruindo o lado do cursor. Tenha cuidado para remover o material de forma uniforme.

Por fim, se o suporte estiver solto, como evidenciado por oscilação e trepidação durante o movimento, cole uma pequena tirinha de filme transparente no suporte para preencher a folga entre ele e a superfície do chassis. Uma vez alcançado o ajuste adequado, remova o suporte do eixo e pressione um tubo de aço inoxidável em cada um dos quatro furos grandes do suporte, garantindo que os tubos estejam centralizados no suporte e que as extremidades dos quatro tubos estejam alinhadas, como visto aqui; adicione uma pequena gota de cola de cianoacrilato na base de cada tubo, tomando cuidado para que a cola não adere às bordas do suporte nem entre nos tubos. Após a secagem da cola, encaixe novamente o suporte do eletrodo completo no eixo de acionamento e empurre-o completamente até a base da rosca.

Corte 4 seções de 25 milímetros de comprimento de tubo de poliamida para utilização como guias de eletrodos. Além disso, corte quatro eletrodos em seções de 40 milímetros para utilização como eletrodos fictícios durante a montagem. Deslize cada seção do tubo sobre um eletrodo fictício de modo que o eletrodo se estenda cerca de 10 milímetros além da extremidade do tubo.

Agora, posicione cada um dos tubos de poliamida no chassi conforme mostrado aqui. Misture uma pequena quantidade de resina rápida e aplique aproximadamente dois milímetros abaixo da extremidade superior do eletrodo, deixando secar. Em seguida, remova os eletrodos simulados e reposicione as extremidades livres dos guias de eletrodo de modo que formem um feixe firme na parte inferior do conjunto.

Enrole um fio fino ao redor dos eletrodos para mantê-los no lugar, se necessário. Em seguida, fixe a nova posição com massa rápida, conforme mostrado aqui. Use um escalpe afiado para aparar os guias dos tubos dos eletrodos nos pontos em que eles se estendem além da base do microdrive.

Esses tubos orientarão eventualmente os eletrodos até a superfície do cérebro, portanto o comprimento escolhido depende da anatomia do local de implante. Em seguida, corte um segmento de 30 milímetros de fio de platina isolado e retire um milímetro de isolamento de uma de suas extremidades. Depois, solde-o a um dos pinos de sinal no conector.

Em seguida, dobre o fio sob o conector e empurre-o através de um dos tubos-guia para fios. Puxe o fio com firmeza e conduza-o até o entalhe-guia na parte superior do chassi, com o suporte do eletrodo na extremidade superior do eixo. Insira um eletrodo de 25 milímetros no tubo de poliamida e puxe-o para cima através do tubo de aço inoxidável.

No suporte. Posicione a ponta do eletrodo de modo que fique nivelada com a extremidade inferior do tubo de poliamida. Em seguida, corte o eletrodo um milímetro acima do tubo do suporte.

Use pinças finas para remover o isolamento dos últimos dois milímetros do eletrodo e dos últimos dois milímetros do fio de platina. Reposicione o eletrodo de modo que a ponta esteja alinhada com a base dos tubos-guia. Em seguida, insira o fio de platina no tubo de transferência e prenda os dois juntos deslizando uma pequena seção de um milímetro de fio de tungstênio para dentro do tubo de transferência.

Verifique se há um encaixe firme entre o eletrodo e o fio para garantir uma conexão mecânica e elétrica. Em seguida, mova o carrinho para cima e para baixo ao longo do comprimento do eixo de acionamento para verificar a continuidade do movimento suave. Após instalar todos os eletrodos da mesma maneira, corte um trecho de 30 milímetros de fio de prata para ser usado como fio terra.

Retire um milímetro de isolamento de uma extremidade e solde-a ao pino de terra para reduzir o atrito dos eletrodos contra as paredes do tubo guia. Coloque uma gota de óleo mineral leve na extremidade dos tubos guia e permita que a ação capilar arraste o óleo para dentro dos tubos. Em seguida, corte um retângulo de filme transparente de 12 milímetros por 25 milímetros e dobre-o em forma de U larga.

Use cola para fixar esta tampa às superfícies externas do chassi. Em seguida, corte um retângulo de 15 milímetros por seis milímetros de transparência. Use filme e cola de cianoacrilato para fixá-lo ao redor do conector, garantindo que a borda longa do pedaço de filme de transparência fique alinhada com a borda superior do conector.

O dispositivo final deve ter esta aparência. As imagens a seguir mostram registros representativos do núcleo robusto da arquiestriatal AUM no tentilhão-zebra em atividade. A primeira imagem mostra a atividade de unidade única registrada com um eletrodo de platina-irídio de 10 mega uma semana após a implantação.

Esta próxima imagem mostra uma gravação do mesmo eletrodo utilizado para a imagem anterior, mas capturada aproximadamente nove semanas depois. Observe a qualidade continuamente elevada da gravação ao se utilizarem eletrodos de baixa impedância. Pode-se registrar atividade multiunitária estável.

Esta imagem final mostra a atividade multissinal registrada com um eletrodo de platina de um megaohm. Uma vez dominado o procedimento de montagem, uma microplataforma pode ser completamente montada em cerca de cinco horas, excluindo o tempo de secagem do epóxi após a montagem inicial. No entanto, a plataforma pode ser preparada para reutilização em menos de duas horas.