Name: Construção de um Hyperdrive melhorado de multi Tetrode para gravação Neural em grande escala em comportar-se ratos (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-05-09T15:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 4 s
Description: Aprenda a construir um hyperdrive de múltiplos tetrodos para gravação neural em ratos em comportamento livre. Este método permite monitoramento de longo prazo da atividade cerebral com materiais acessíveis.

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Agradecemos o laboratório Moser no Kavli Institute de neurociência de sistemas e o centro para Computação Neural, Universidade Norueguesa de ciência e tecnologia, para a crônica neural gravando procedimentos em ratos. Este trabalho foi financiado pelo NIH grant R21 NS098146 e humano Frontier ciência programa a longo prazo Fellowship LT000211/2016-L L. Lu.

1. estereolitografia de modelos 3D
<ol><li>Use técnicas de stereolithographic para imprimir o hyperdrive peças e acessórios. Cada hyperdrive é composto de dezoito vaivéns, dezoito shuttle parafusos e cada um de todos os outros pedaços de plástico (Figura 1). Nota: Os acessórios não fazem parte do hiperpropulsor mas são necessários para a construção de hyperdrive.</li>
</ol>2. preparação de acessórios (Figura 2).
<ol><li>
Preparação do rack microdrive (Figura 2).<ol>
<li>Limpar e expandir os menores através de furos e os cego-furos maiores no rack com um bocado de broca ø 0,71 mm (0,028") e um ø 0,84 mm (0.033") broca, respectivamente.</li>
		<li>Cortar uma haste de soldadura de 0,89 mm (0,035") ø 17mm longos segmentos, rodada de ambas as extremidades e inserir cada haste guia o ø 0,84 mm (0.033") furos na prateleira, deixando 11,5 mm fora (flush com barras roscadas).</li>
		<li>Totalmente Insira 0 6-80 rosqueado, 15,88 mm (5/8") há muito plana parafusos de cabeça para baixo nas ranhuras do rack. Certifique-se de que as barras de guia e barras roscadas são retos e paralelos um ao outro. Preencha o espaço restante nas ranhuras com cimento dental diluído. Ar seco em uma bancada de 15 min.</li>
		<li>As hastes de soldadura de cola e parafusos dentro do rack com super fina de cola e deixe secos por 15 min.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Preparação da estação núcleo (Figura 2E).<ol>
<li>Enfie os quatro furos com um toque de 2-56 e use parafusos de nylon longa de 4,76 mm (3/16") 2-56, para proteger o núcleo na estação, se necessário.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Preparação da ferramenta de torneamento (Figura 2F).<ol>
<li>Rosqueie o buraco no punho com um toque de 4-40. Introduza a ponta usinada na ranhura no punho e seguro com um parafuso de copo longo 4-40, 4,76 mm (3/16").</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Preparação do hiperdrive titular (Figura 2).<ol>
<li>Rosqueie o orifício do parafuso com um toque de 8-32. Use um parafuso de polegar de nylon longa de 9,52 mm (3/8") de 8-32, para proteger o hyperdrive quando em uso.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Preparação da haste posicionamento complexas (Figura 2 H).<ol>
<li>Rosqueie a haste do lado com o furo maior (topo) com um toque de 8-32 para uma profundidade de aproximadamente 7 mm. Thread os furos menores (seis no topo, dezoito anos no fundo) com um toque de 0-80. Expanda o furo central no topo com uma broca de ø 4,76 mm (3/16"), se necessário.</li>
		<li>Montar a haste para cima, usando um 8-32, ø 4,76 mm (3/16"), 6,35 mm (1/4") parafuso longo do ombro. Fixe o fundo para o topo com 0-80, 6,35 mm (1/4") parafusos longos, quando em uso.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. preparação dos componentes Hyperdrive (Figura 3).
<ol><li>Preparação da porca hyperdrive (Figura 3A).<ol>
<li>Usando o titular porca (Figura 2D), rosqueie a porca com uma torneira de 3/8-24 bottoming até ficar homogêneo.</li>
	</ol></li>
	<li>Montagem do núcleo hyperdrive (Figura 3B).<ol>
<li>Limpar e expandir os buracos no núcleo usando brocas de tamanhos diferentes (doze chão fio através de buracos (anel interno): ø 0,61 mm (0,024"); os dezoito tetrode através de furos (anel médio): ø 0,66 mm (0,026") primeiro e depois ø 0,71 mm (0,028 "); 18 guia haste cego-buracos (anel exterior): ø 0,84 mm (0,033")).</li>
		<li>Passe os dois através de furos, no topo do núcleo e os restantes oito cegos-furos (quatro no lado, quatro na parte inferior) com um toque de 0-80. Utilize uma torneira bottoming para os furos cegos.</li>
		<li>Crie segmentos externos na base do núcleo usando um dado de 3/8-24. Ajuste o dado corretamente para a porca do hiperdrive vai caber sobre novos tópicos.</li>
		<li>Dependendo do número de chão fios desejado, inserir vários segmentos longa de 6 mm de tubo de metal de calibre 23 (cânulas) nos orifícios fio terra no núcleo, colando-os se necessário. Arquivo as extremidades das cânulas de fio chão até flush com o exterior do núcleo e limpar as cânulas com um fio de 0,30 mm (0,012") aço ø.</li>
		<li>Introduza completamente dezoito 0-80, 15,88 mm (5/8") cabeça de parafusos de cabeça plana muito baixa nas ranhuras do núcleo. Não dobre os parafusos ou danificar os fios durante esse processo.</li>
		<li>Utilizando a haste posicionamento complexo e da estação central, posição dezoito segmentos de 17 milímetros de diâmetro 0,89 mm (0,035") haste de soldadura sobre os buracos de haste de guia no núcleo e martelo-los para baixo para ser nivelado com os parafusos (cerca de 5 mm).</li>
		<li>Corrigir as posições das barras de soldagem e parafusos se necessário, em seguida, aperte o parafuso central do ombro e os seis parafusos ao redor da haste posicionamento complexas para fixar as direções para fora das barras no núcleo. Aparafuse a porca do núcleo (com a haste de posicionamento complexo) e o núcleo se encaixa o titular hyperdrive para permitir fácil posicionamento sob um estereoscópio.</li>
		<li>Preencha as vagas com cimento dental diluído para fixar os parafusos para o núcleo e permitir que o ar de secagem de 15 min. preencher vagas de 2-3 em um momento antes do cimento dental fica muito grosso. Raspe qualquer excesso de cimento dental no núcleo para manter um encaixe adequado com o escudo.</li>
		<li>Cola os parafusos e as hastes para o núcleo com cola super fina, permitem que o ar de secagem de 15 min.</li>
	</ol></li>
	<li>Montagem do microdrive (Figura 3).<ol>
<li>Limpar e expandir os dois orifícios exteriores no vaivém com bocados de broca (orifício menor: ø broca de 0,61 mm (0,024") bit; furo maior: ø 0,89 mm (0,035") de broca).</li>
		<li>Insira o parafuso de transporte no parafuso suporte base. Preste atenção para a orientação. Feche a tampa do suporte de parafuso, segure firmemente e thread lentamente através do orifício da tampa com um toque de 0-80. Bata 2 - 3 vezes até ficar homogêneo.</li>
		<li>Insira o parafuso de transporte para o vaivém do lado com a abertura menor. Lugar do transporte-transporte bolt complexos de ponta-cabeça na estação de montagem microdrive base.</li>
		<li>Cortar um segmento de 15 mm do tubo de metal de calibre 23 e suavizar as duas extremidades e, em seguida, posicione o tubo sobre o buraco de 0,61 mm (0,024") ø, guiado pela ranhura na estação de tampa. Martelo da cânula no buraco até a extremidade superior é nivelada com a estação de tampa.</li>
		<li>Remova a metade externa da ponta superior da cânula com uma roda de lixamento. Limpeza da cânula com um fio de metal ø 0,30 mm (0,012"). Cola a cânula o transporte usando cola super fina, certificando-se não para o parafuso de transporte para o transporte de cola e ar seco por 15 min.</li>
		<li>Preparar pelo menos dezoito microdrives, teste o microdrive no rack microdrive. Certifique-se que o raio de transporte pode girar suavemente na nave e que o microdrive inteira move-se livremente ao longo do comprimento da haste rosqueada.</li>
	</ol></li>
	<li>Preparação da coluna central (Figura 3D).<ol>
<li>Areia de superior e inferior da coluna central até o apartamento, se necessário. Passe os dois furos na coluna central com um toque de 0-80. Inserir uma porca sextavada de 0-80 (3,18 mm (1/8") de largura, 1,19 mm (3/64") alta) em cada slot.</li>
	</ol></li>
	<li>Preparação da PAC hyperdrive (Figura 3E).<ol>
<li>Usando fórceps não-magnético, Cole quatro ímãs (3 mm de diâmetro, 1 mm de espessura) para os quatro poços, combiná-los com os polos N e S, na placa de interface de eletrodo.</li>
	</ol></li>
	<li>Montagem das cânulas de guia em um pacote (Figura 3F).<ol>
<li>Lugar 18 30 gauge, cânulas de parede fina (ID) 0,19 mm, 0,0075" em ø 2,29 mm (0.09") termo-retráctil tubos (3-5 mm de comprimento, espaçamento ao longo do feixe por 5-10 mm). Fazer todas as cânulas lave com um outro em uma extremidade do feixe.</li>
		<li>Encolha os tubos termo-retráctil usando uma pistola de calor até que o pacote está apertado. Esprema o pacote com cuidado para moldá-la conforme desejado (redondo ou oval). Confirme que todas as cânulas estão nas posições corretas com nenhuma torção, cruzamento, ou dobra.</li>
		<li>Marque a área (s) para a solda sobre as cânulas. A porção dessoldada deve ser 26 mm de comprimento, enquanto a porção soldada deve ser 5-10 mm. mover o encolhimento tubos para as marcas de solda para evitar a propagação.</li>
		<li>Aplicar o fluxo para uma área de solda e solda rodando o pacote. Esfriar em temperatura ambiente pelo menos 1 min. Repita este passo para a mesma área de solda mais duas vezes. Suavizar a parte soldada por solda sem aplicar o material de enchimento e de fluxo. Esfriar em temperatura ambiente pelo menos 1 min.</li>
		<li>Corte o pacote para o comprimento correcto com um disco diamantado na velocidade máxima, polonês ambos termina para ajustar o comprimento (dessoldadas parte: 26 mm, soldado parte: 5-10 mm conforme desejado). Limpe as cânulas de guia com um fio de metal ø 0.18 mm (0,007") sob um estereoscópio.</li>
	</ol></li>
	<li>Preparando os tetrodes. Procedimentos semelhantes foram descritos8,16,17 .<ol>
<li>Ajuste a altura da barra horizontal de T e a posição do agitador magnético, para que o braço horizontal na Cruz da barra T é diretamente acima do centro do agitador magnético. Conectar uma extremidade de um gancho-S ao centro de uma barra de agitação magnética pequena e, em seguida, colá-los. Limpe o tetrode, tornando o espaço com ar comprimido e toalhetes de etanol.</li>
		<li>Extremidades do círculo os dois de uma peça de única tetrode juntos cerca de 40 cm de comprimento do fio e, em seguida, prenda com um pedaço de fita de cobre.</li>
		<li>Levante o círculo de arame, segurando a fita de cobre. Coloque a extremidade oposta da fita de cobre sobre o braço horizontal da barra de T. Baixar a fita de cobre suavemente (enquanto a outra extremidade é ainda na barra de T), torcer uma vez e coloque a fita de cobre com a barra de T. O círculo de tetrode está agora em uma configuração de figura oito ("∞") com a fita de cobre, sentado no topo a Cruz da barra horizontal.</li>
		<li>Mantenha a fita de cobre na barra de T, com uma mão suavemente. Com a outra mão, ligar a extremidade livre do S-gancho (com agitação magnética anexada ao extremo oposto) através da parte inferior do círculo fio tetrode, libere o S-gancho suavemente e que corrija os quatro fios, o peso do gancho S.</li>
		<li>Ajuste a altura da barra horizontal até a parte inferior do gancho-S é cerca de 1 cm acima do centro da placa de agitador magnético.</li>
		<li>Dobre a borda da fita cobre para baixo para fixá-la à barra horizontal. Examinar os quatro fios reta tetrode pelo olho e, em seguida, remover os detritos.</li>
		<li>Ligue o agitador torcendo os quatro fios a uma velocidade de cerca de 60 rpm, até que o ângulo entre os dois fios sem torção opostos é cerca de 60°.</li>
		<li>Definir o soprador de ar quente a 210 ° C e aqueça os fios torcidos varrendo a arma ao longo do comprimento reto dos fios de diferentes ângulos para 2 min para fundi-las juntos derretendo a camada de ligação VG.</li>
		<li>Levantar o gancho S com agitar suavemente e corte a extremidade inferior do tetrode com uma tesoura bem.</li>
		<li>Espere a barra horizontal com um dedo a fita de cobre, cortar os fios de ambas as extremidades da fita cobre com uma tesoura e remova a fita de cobre. Corte o fio restante na barra horizontal para liberar o elétrons triodo.</li>
		<li>Coloque o tetrode concluído em uma caixa de pó-livre para o armazenamento. Prepare pelo menos vinte e cinco tetrodes.</li>
	</ol></li>
</ol>4. montagem do hyperdrive (Figura 4).
<ol><li>Inserir as cânulas de guia para o núcleo de hyperdrive (Figura 4A).<ol>
<li>Retirar os tubos termo-retráctil e deslizar um segmento de 4 mm de tubo de silicone (ID 1,02 mm (0,04"), OD 2,16 mm (0,085")) ao longo do pacote à fronteira soldadas/dessoldadas. A fenda da Cunha no espaçador hyperdrive para alargar o furo central, permitindo que o espaçador para escorregar em volta do tubo de silicone. Remova a placa quando o espaçador senta-se no centro do tubo do silicone.</li>
		<li>Organize as posições das cânulas de guia no pacote colocando longos segmentos (10 cm) do fio metal ø 0.18mm (0,007") através de cada cânula em um buraco tetrode específicas no núcleo do hiperdrive, impedindo qualquer cruzamento dos fios ou cânulas no processo. Dobre as pontas dos fios para mantê-los no lugar.</li>
		<li>Empurre as cânulas através de seus respectivos furos no núcleo, tendo o cuidado de evitar dobrar ou cruzamento entre eles, até que a extremidade livre de cada cânula é pelo menos 2 milímetros fora da extremidade superior do furo tetrode. Fixe o espaçador apertando a porca do núcleo, tendo o cuidado de evitar o espaçador de rotação. Aplique uma gota de cimento dental muito diluído da parte superior do núcleo para a junção das cânulas para fixar suas posições relativas.</li>
		<li>Cortar o guia fios da extremidade soldada do feixe e retire-lhes as cânulas por retração da extremidade livre.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Montagem dos microdrives para o hiperpropulsor núcleo (Figura 4B). Um arranjo espacial detalhado dos microdrives no hiperpropulsor tem sido descrito anteriormente11,13.<ol>
<li>Carrega os microdrives lentamente e com cuidado para cada haste roscada do núcleo. Confirmar que (1) a 23 gauge microdrive cânula entra no buraco de tetrode lisamente, (2) a 30 gauge cânula guia vai para o 23 calibre microdrive cânula lisamente, e (3) o parafuso de transporte gira suavemente ao longo da haste roscada. Que se lixe os microdrives até 1.0-1.5 mm acima da extremidade inferior da barras roscadas.</li>
		<li>Corte 18 pedaços de tubos de poliimida (ID 0,11 mm (0,0045"), OD 0,14 mm (0.0055")) em segmentos de 38-43 mm (comprimento do pacote de cânula guia plus 7 mm). Limpe cada tubo com um fio de 0,08 mm (0,003") aço ø.</li>
		<li>Inverter o núcleo, Introduza cuidadosamente os tubos de poliimida as cânulas de guia da extremidade soldada e empurrá-los todos a entrar sob um estereoscópio. O núcleo da aleta vertical e cole a extremidade superior do tubo para a cânula microdrive poliimida com cola super grossa. Coloque o núcleo de cabeça para baixo e deixe a cola secar durante 15 min.</li>
		<li>Corte a extra poliimida tubo na extremidade superior, deixando 0,5-1,0 mm fora da cânula microdrive.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Montagem dos fios terra (Figura 4).<ol>
<li>Reduzir o número de fios de terra necessários para comprimentos de 25-30 mm de fio de aço revestido (revestido ø 0,20 mm (0,008"), ø desencapado 0,13 mm (0,005")). Tira 2 mm do isolamento plástico de ambas as pontas dos fios e insira uma extremidade de cada um nas extremidades das cânulas de calibre 30 tempo de 6-8 mm. Achate as pontas das cânulas para fixar a conexão aos seus respectivos fios.</li>
		<li>Use uma ferramenta Dremel para cortar as cânulas ao meio para criar dois fios terra completa de cada um.</li>
		<li>Insira a extremidade redonda da cânula de 30 calibre na extremidade superior da cânula no núcleo do fio terra e pressione para fazer a inserção apertada.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Montagem da placa de interface de eletrodo (Figura 4).<ol>
<li>Inserir a coluna central no núcleo e seguro com dois 0-80, parafusos de cabeça de soquete longo 7,94 mm (5/16"). Cola-se necessário fazer a coluna central constante no núcleo.</li>
		<li>Expanda as porções dos slots na placa de BEI-72-QC-Large que correspondem aos dois furos roscados na coluna central com um toque de 1,2 mm de ø. Anexe a placa de interface de eletrodo para a coluna central com dois 0-80, parafusos de cabeça de pan longo 3,97 mm (5/32"). Verifique se a placa está situada no centro e é segura.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Ligar os fios do chão (Figura 4E).<ol>
<li>Rota cada fio de terra ao redor da coluna central e conecte a extremidade livre exposta para a placa de interface de eletrodo com um pin de ouro para o buraco de terra designado.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Carregando os tetrodes no hiperpropulsor, como anteriormente descrito 16 , 17 .<ol>
<li>Carrega cada tetrode cuidadosamente para os tubos de poliimida dos microdrives, tomando cuidado para não dobrá-los durante o processo.</li>
		<li>Delicadamente, alimentar os fios de extremidade livre em seus buracos designados na interface do eletrodo placa e eletricamente conexão-los usando pinos ouro.</li>
		<li>Corte os tetrodes individualmente a um comprimento adequado. Confirmar que a parcela de tetrodes salientes as extremidades inferiores dos tubos de poliimida após o corte é reta, caso contrário, substitua o tetrode inteira e recut.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Anexar o escudo.
	<ol>
<li>Anexe o escudo para o núcleo usando quatro 0-80, 3,97 mm (5/32") parafusos Philips. Os números sobre o escudo devem combinar com os números na placa de interface de eletrodo.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Chapeamento da dicas tetrode.
	<ol>
<li>As dicas dos tetrodes usando o dispositivo de chapeamento de NanoZ equipado com um conector ADPT-NZ-BEI-36 e um adaptador de ADPT-EIB-72-QC-HS-3617da placa. Como alternativa, da placa-los manualmente um por um, conforme descrito em outro lugar16. Placa do tetrode dicas antes da sua utilização (por exemplo, um dia antes da implantação), como impedância aumentará progressivamente ao longo do tempo após o chapeamento. Substitua os tetrodes que estão em curto ou obstruídas durante o processo do chapeamento, cortá-los para um comprimento adequado e re-placa.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Finalizando o hyperdrive (Figura 4F).<ol>
<li>Cole os tetrodes para seus tubos de poliimida como descrito anteriormente,16. Retrai todos eles volta para suas cânulas de guia para que as chapeado dicas não são expostas.</li>
		<li>Dane-se quatro 0-80, 6,35 mm (1/4") tempo soquete parafusos nos quatro furos na parte inferior do núcleo hyperdrive.</li>
		<li>Usando um estereoscópio, baixe cada tetrode lentamente até que a extremidade do tetrode é apenas acima da borda da cânula guia. Enquanto isso, localize a posição de cada tetrode no pacote de cânula do guia. O mapa de posição do tetrode é fundamental para a reconstrução dos locais de gravação.</li>
		<li>Colocar a tampa para a unidade e armazenar o hiperpropulsor corretamente para implantação.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

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<li>Chang, E. H., Frattini, S. A., Robbiati, S., Huerta, P. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Construction+of+microdrive+arrays+for+chronic+neural+recordings+in+awake+behaving+mice%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Construction of microdrive arrays for chronic neural recordings in awake behaving mice.</a> J Vis Exp. (77), e50470(2013).</li>
<li>Vandecasteele, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Large-scale+recording+of+neurons+by+movable+silicon+probes+in+behaving+rodents%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Large-scale recording of neurons by movable silicon probes in behaving rodents.</a> J Vis Exp. (61), e3568(2012).</li>
<li>Siegle, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chronically+implanted+hyperdrive+for+cortical+recording+and+optogenetic+control+in+behaving+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Conf+Proc+IEEE+Eng+Med+Biol+Soc%22%5BJournal%5D)">Chronically implanted hyperdrive for cortical recording and optogenetic control in behaving mice.</a> Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. 2011, 7529-7532 (2011).</li>
<li>Brunetti, P. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+and+fabrication+of+ultralight+weight%2C+adjustable+multi-electrode+probes+for+electrophysiological+recordings+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Design and fabrication of ultralight weight, adjustable multi-electrode probes for electrophysiological recordings in mice.</a> J Vis Exp. (91), e51675(2014).</li>
<li>Hull, C. W. Google Patents. , Available from:
 <a target="_blank" href="https://www.google.com/patents/US4575330">https://www.google.com/patents/US4575330</a> (1986).</li>
<li>Ludvig, N., Potter, P. E., Fox, S. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simultaneous+single-cell+recording+and+microdialysis+within+the+same+brain+site+in+freely+behaving+rats%3A+a+novel+neurobiological+method%5BTitle%5D)+AND+%22J+Neurosci+Methods%22%5BJournal%5D)">Simultaneous single-cell recording and microdialysis within the same brain site in freely behaving rats: a novel neurobiological method.</a> J Neurosci Methods. 55 (1), 31-40 (1994).</li>
</ol>

Os autores não têm nada para divulgar.

Aqui, descrevemos o processo de construção de um hyperdrive recém-desenvolvido composto de dezoito tetrodes independente móveis. A unidade pode ser construída de partes acessíveis compradas em muitas lojas de hardware disponíveis, combinadas com componentes criados pela impressão de stereolithographic. O hiperpropulsor pode ser cronicamente implantado no crânio de um rato utilizando procedimentos cirúrgicos padrão e é capaz de gravar a atividade neural extracelular, enquanto o animal executa várias tarefas comportamentai...

No campo da neurociência de sistemas, os cientistas estudam as correlações neurais subjacentes a processos cognitivos como navegação espacial, memória e tomada de decisões. Para estes tipos de estudos, é fundamental para monitorar a atividade de muitos neurônios individuais durante o comportamento animal. Nas últimas décadas, dois importantes avanços foram feitos para atender às necessidades experimentais para extracelular neural gravação em pequenos animais,1,2,3. Primeiro foi o desenvolvimento do tetrode, um pacote de quatro microwires usado para gravar a atividade neural de neurônios simultaneamente1,2,4. As amplitudes de sinal diferencial de atividade através dos quatro canais de um tetrode permite o isolamento da atividade do neurônio individuais de muitas células gravadas simultaneamente5. Além disso, a natureza flexível do microwires permite maior estabilidade do tetrode minimizando o deslocamento relativo entre o tetrode e o populacao de celula alvo. Tetrodes agora são amplamente utilizados em vez de um único eletrodo para muitos estudos do cérebro em várias espécies, incluindo roedores1,2,6, primatas7e insetos8. Segundo o desenvolvimento de um hyperdrive transportava vários tetrodes móveis independente, o que permite o monitoramento simultâneo de atividade neural de maiores populações de neurônios de gravação múltiplas localizações3, 9,10,11,12.
A disponibilidade de um dispositivo de gravação multi tetrode confiável e acessível para pequenos animais é limitada. O hiperpropulsor clássico, inicialmente desenvolvido por Bruce McNaughton13, tem sido utilizado com sucesso para gravações neurais em livremente se comportando ratos em muitos laboratórios no passado duas décadas9,10,14, 15. no entanto, por razões técnicas, os componentes originais necessários para construir a unidade McNaughton agora são muito difíceis de obter e não são compatíveis com interfaces de aquisição de dados recentemente melhorada. O outro projeto bem aceito de hyperdrive requer os microdrives para handcrafted individualmente, que pode produzir resultados inconsistentes e consumir tempo substancial12. Para gravar a atividade neural de várias regiões do cérebro no comportamento de ratos, desenvolvemos um novo hiperdrive usando a tecnologia de stereolithographic. Nós procuramos satisfazer os seguintes requisitos: (1) o hiperpropulsor novo deve permitir deslocamento preciso dos tetrodes no cérebro e fornecer a gravação estável de várias regiões-alvo; (2) o hiperpropulsor novo deve ser compatível com o sistema magnético quickclip recentemente desenvolvido para permitir a fácil conexão; e (3) o hiperpropulsor novo pode ser reproduzido com precisão com materiais facilmente disponíveis. Aqui, nós fornecemos uma técnica para construir o hiperpropulsor 3D-printable contendo dezoito tetrodes móveis independente, baseados em cima do projeto McNaughton. O protocolo, descrevemos os detalhes do processo de fabricação do hiperpropulsor novo, o que temos usado com sucesso para registros único-neurônio potenciais de ação e potenciais de campo local dos córtices medial e postrhinal entorhinal durante semanas em um livremente comportando-se rato durante tarefas de forrageamento naturais.

<table><tbody><tr><td>Vareta de solda</td><td>Blue Demon</td><td>ER308L-035-01T</td><td>Aço inoxidável, 0.035" de diâmetro</td></tr><tr><td>Parafuso</td><td>McMaster</td><td>91771A060</td><td>Aço inoxidável, cabeça plana, 0-80&nbsp; Thread,&nbsp; 5/8"&nbsp; de comprimento</td></tr><tr><td>Parafuso</td><td>McMaster</td><td>91772A051</td><td>Aço inoxidável, cabeça de panela, 0-80&nbsp; Thread,&nbsp; 5/32"&nbsp; de comprimento</td></tr><tr><td>Parafuso</td><td>McMaster</td><td>92196A056</td><td>Aço inoxidável, cabeça de soquete, 0-80&nbsp; Thread,&nbsp; 5/16"&nbsp; de comprimento</td></tr><tr><td>Parafuso</td><td>McMaster</td><td>92196A055</td><td>Aço inoxidável, cabeça de soquete, 0-80&nbsp; Thread,&nbsp; 1/4"&nbsp; de comprimento</td></tr><tr><td>Parafuso</td><td>McMaster</td><td>95868A131</td><td>Nylon,&nbsp; cabeça de soquete, 2-56&nbsp; Thread,&nbsp; 3/16"&nbsp; de comprimento, preto</td></tr><tr><td>Porca de parafuso</td><td>McMaster</td><td>90730A001</td><td>Aço inoxidável, hexágono estreito,&nbsp; 0-80&nbsp; rosca</td></tr><tr><td>Parafuso de ombro</td><td>McMaster</td><td>90298A213</td><td>Aço inoxidável, rosca 8-32, 3/16" de diâmetro, 1/4" de comprimento</td></tr><tr><td>Parafuso de copo</td><td>McMaster</td><td>92313A105</td><td>Aço inoxidável, rosca 4-40, 3/16" de comprimento</td></tr><tr><td>Parafuso de polegar</td><td>McMaster</td><td>94323A592</td><td>Nylon, 8-32&nbsp; Thread,&nbsp; 3/8"&nbsp; de comprimento, preto</td></tr><tr><td>Ímã</td><td>Apex</td><td>M3X1MMDI</td><td>Neodímio, disco de 3 mm X 1 mm</td></tr><tr><td>Tubo de metal</td> Peças <td>pequenas</td><td>B00137QHNS</td><td>aço inoxidável, calibre 23, 0,0253" OD, 0,013" ID, parede de 0,006"</td></tr><tr><td>Tubo de metal</td><td>New England Small Tube</td><td>Aço inoxidável feito sob medida</td><td>, calibre 30, 0,012/0,0125" OD, 0,007/0,008" ID,</td></tr><tr><td>tubo</td> <td>termorretrátil totalmente duroMcMaster</td><td>7856K72</td><td>0.09" ID antes de encolher,</td></tr><tr><td>azul Tubo de silicone</td><td>A-M Systems</td><td>807300</td><td>0.040" ID, 0.085" OD</td></tr><tr><td>Tubo de poliimida</td><td>A-M Systems</td><td>823400</td><td>0.0045" ID, 0.0005" parede</td></tr><tr><td>Fio terra</td><td>A-M Systems</td><td>791500</td><td>0.005" nu, 0.008" revestido, meio duro</td></tr><tr><td>Fio Tetrodo</td><td>California Fine Wire</td><td>Feito sob medida</td><td>0,0007" de diâmetro, platina-irídio (90%-10%), revestimento HML e VG</td></tr><tr><td>EIB</td><td>Neuralynx</td><td></td><td>EIB-72-QC-Large</td></tr><tr><td>Pinos dourados</td><td>Neuralynx</td><td></td><td>pinos EIB grandes</td></tr><tr><td>Torneira</td><td>Balax</td><td>01302-000</td><td>Tamanho da rosca M1.2</td></tr><tr><td>Torneira</td><td>McMaster</td><td>2522A811</td><td>0-80 tamanho da rosca, assentamento</td></tr><tr><td>Torneira</td><td>McMaster</td><td>2522A771</td><td>0-80 tamanho da rosca, plugue</td></tr><tr><td>Torneira</td><td>McMaster</td><td>26955A94</td><td>3/8"-24&nbsp; tamanho da rosca, fundo</td></tr><tr><td>Torneira</td><td>McMaster</td><td>2522A713</td><td>2-56&nbsp; tamanho da rosca</td></tr><tr><td>Tap</td><td>McMaster</td><td>2522A715</td><td>4-40&nbsp; tamanho da rosca</td></tr><tr><td>Tap</td><td>McMaster</td><td>2522A718</td><td>8-32&nbsp; tamanho da rosca</td></tr><tr><td>Die</td><td>McMaster</td><td>2576A457</td><td>3/8"-24&nbsp; tamanho da rosca, 1" OD</td></tr><tr><td>Broca</td><td>McMaster</td><td>30585A82</td><td>Calibre do fio&nbsp; 65,&nbsp; Broca de 0,035" de diâmetro</td></tr><tr><td></td><td>McMaster</td><td>30585A83</td><td>Calibre do fio&nbsp; 66,&nbsp; Broca de 0,033" de diâmetro</td></tr><tr><td></td><td>McMaster</td><td>30585A87</td><td>Calibre do fio&nbsp; 70,&nbsp; Broca de 0,028" de diâmetro</td></tr><tr><td></td><td>McMaster</td><td>30585A88</td><td>Calibre do fio&nbsp; 71,&nbsp; Broca de 0,026" de diâmetro</td></tr><tr><td></td><td>McMaster</td><td>30585A91</td><td>Calibre do fio&nbsp; 73,&nbsp; Broca de 0,024" de diâmetro</td></tr><tr><td></td><td>McMaster</td><td>8870A23</td><td>3/16"&nbsp; de diâmetro</td></tr><tr><td>Disco Dremel</td><td>Wagner</td><td>31M</td><td>Revestido com diamante, 22 mm de diâmetro, 0,17 mm de espessura</td></tr><tr><td>Fio de aço</td><td>Precision Brand</td><td>21212</td><td>0,012" de diâmetro, fio de aço totalmente duro</td></tr><tr><td></td><td>Precision Brand</td><td>21007</td><td>0,007" de diâmetro, fio de aço completo e duro</td></tr><tr><td></td><td>A-M Systems</td><td>792700</td><td>0,003" de diâmetro, meio duro</td></tr><tr><td>Super cola</td><td>Loctite</td><td>LT-40640</td><td># 406</td></tr><tr><td>Super cola</td><td>Loctite</td><td>LT-41550</td><td># 415</td></tr><tr><td>Pó acrílico dental&nbsp;</td><td>Teets</td><td>223-3773</td><td></td></tr><tr><td>Teets</td><td>líquidos acrílicos Coral Dental</td><td>223-4003</td><td></td></tr></tbody></table>

construção de um hyperdrive melhorado de multi tetrode para gravação neural em grande escala em comportar-se ratos

Construction of an Improved Multi-Tetrode Hyperdrive for Large-Scale Neural Recording in Behaving Rats

Monitorar os padrões de atividade de uma grande população de neurônios ao longo de muitos dias em animais acordados é uma técnica valiosa no campo da neurociência de sistemas. Um componente chave desta técnica consiste no posicionamento preciso de vários eletrodos em regiões do cérebro desejada e a manutenção de sua estabilidade. Aqui, descrevemos um protocolo para a construção de um hyperdrive impressão 3D, que inclui dezoito tetrodes independentemente ajustáveis e destina-se especificamente na vivo extracelular neural gravação em livremente se comportando ratos. Os tetrodes anexadas para os microdrives também podem individualmente ser avançados em várias regiões do cérebro ao longo da trilha, ou podem ser usados para colocar uma matriz de eletrodos em uma área menor. Os Múltiplo tetrodes permitem a análise simultânea de action potentials de dezenas de neurônios individuais, bem como potenciais de campo local de populações de neurônios no cérebro durante o comportamento ativo. Além disso, o projeto prevê 3D mais simples elaboração de software que pode ser facilmente modificado para diferentes necessidades experimentais.

Usamos um recém-construído hyperdrive para obter resultados experimentais. O carro foi equipado com tetrodes construídos a partir de ø 17 µm (0,0007"), fio de poliamida-revestido de platina-irídio (90% - 10%). As dicas dos tetrodes foram chapeadas em platinum preto solução para reduzir impedâncias de eletrodo para entre 100 e 200 kΩ a 1 kHz. O hiperpropulsor foi implantado 4,6 mm deixada de linha média e 0,5 mm à frente do seio transverso no crânio de 550 g, masculino rato de Long-Evans. ...

Apresentamos a construção de um hyperdrive 3D-printable com dezoito tetrodes independentemente ajustáveis. O hiperpropulsor é projetado para gravar a atividade cerebral em livremente se comportando ratos durante um período de várias semanas.

Construção de um Hyperdrive melhorado de multi Tetrode para gravação Neural em grande escala em comportar-se ratos

Monitoring the activity patterns of a large population of neurons over many days in awake animals is a valuable technique in the field of systems ...

O objetivo geral deste procedimento é construir um dispositivo de gravação com vários eletrodos ajustáveis independentemente para o exame da atividade cerebral em ratos que se comportam livremente. Portanto, esse método é muito empolgante porque ajudará a responder a várias perguntas relacionadas à navegação especial, tomada de decisão e outros processos cognitivos. A principal vantagem deste hiperdrive é que ele fornece registro neurológico confiável no cérebro usando materiais fáceis de obter.Embora este método tenha sido projetado para ser usado especificamente com ratos, ele pode ser usado com qualquer espécie de tamanho de cabeça semelhante ou maior, como primatas não humanos, permitindo assim investigações de muitas espécies. Aqueles que são novos nesse método podem ter dificuldades com as nuances envolvidas na preparação das etapas, porque há um certo nível de experiência e precisão necessário para desenvolver esses truques que podem fazer uma viagem bem-sucedida. Comece expandindo os furos no núcleo impresso em 3D usando brocas de tamanhos diferentes.Use um diâmetro de 0,61 milímetro para os 12 orifícios de passagem do fio terra. Para os 18 furos passantes de tetrodo, prime

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Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neurociência

Neste protocolo, demonstramos como fabricar uma matriz de unidade de micro-crônica para gravações eletrofisiológicas em ratos.

Micro-drive Array para Crônica In vivo</emGravação>: Fabricação Unidade

Neste protocolo, demonstramos como fabricar e tetrodes condição para uso com uma matriz de micro-drive, que foi projetada para gravações eletrofisiológicas crônica em ratos. Além disso, ilustram as fases finais do micro-drive de construção da matriz, que inclui a instalação de fios de aterramento e um cone de proteção.

Micro-drive Array para Crônica In vivo</emGravação>: Assembléia Tetrodo

Nós apresentamos um método de baixo custo para projetar e construir uma luz headstage sistema de pré-amplificador com a gravação simultânea e capacidade neural estimulação. Este dispositivo pode ser impermeabilizado para uso em animais de natação.

Concepção e Construção de um Headstage Custo Efetivo de Estimulação Neural Simultânea e Gravação no labirinto aquático

Descrevemos os métodos de larga escala de gravação de várias unidades e potencial de campo local, comportando roedores com sondas de silício. Unidade de fabricação, o apego sonda para a unidade e os processos de implantação de teste são ilustrados em detalhes suficientes para a replicação fácil.

Em larga escala de gravação de Neurônios por sondas de silicone móveis em Comportando Roedores

O vídeo demonstra a gravação eletrofisiológica simultânea de várias regiões do cérebro em um rato usando uma matriz integrativa de micro-drives. Os eletrodos de registro são colocados no bulbo olfatório, os eletrodos de referência no córtex frontal e os eletrodos de matriz de micro-drive no hipocampo. O rato pode forragear livremente e a gravação simultânea de todos os eletrodos implantados é registrada usando a matriz.

Um método de matriz de micro-drive para registro eletrofisiológico de várias regiões do cérebro

A concepção e montagem de microdrives no registros eletrofisiológicos in vivo de sinais do cérebro do rato é descrito. Anexando pacotes de microeletrodos para portadores de driveable resistentes, estas técnicas permitem gravações neurais de longo prazo e estável. O design leve permite o desempenho comportamental irrestrito pelo animal após a implantação da unidade.

Construção de Matrizes Microdrive para gravações Neurais crônica na Awake Mice comportam

Compreender os substratos neurais do comportamento requer gravação de conjunto de circuitos cerebrais. Devido à sua tratabilidade genética, o camundongo oferece um modelo para dissecção de circuitos e mimetismo de doenças. Aqui, é descrito um método de projetar e fabricar sondas miniaturizadas que é adequado para atingir a estrutura cerebral profunda do mouse.

Projeto e fabricação de Ultraleve Peso, ajustável Sondas Multi-eletrodo para gravações eletrofisiológicas em Ratos

Uma rede sem fio, sistema bidirecional para multi-canal neurais gravações e estimulação em livremente se comportando ratos é introduzido. O sistema é leve e compacto, tendo assim um impacto mínimo sobre o repertório comportamental de animal´s. Além disso, este sistema bidirecional fornece uma ferramenta sofisticada para avaliar relações causais entre os padrões de ativação do cérebro e comportamento.

Uma rede sem fio, Interface bidirecional para gravação na Vivo e estimulação da atividade Neural em livremente, comportando-se ratos

Este protocolo descreve a construção de uma matriz híbrida do Microdrive que permita a implantação de nove tetrodes independentemente ajustáveis e uma ponta de prova ajustável do opto-silicone em duas regiões do cérebro em ratos livremente moventes. Também é demonstrado um método para recuperar e reusar com segurança a sonda opto-silício para múltiplos propósitos.

Sistema híbrido do Microdrive com a ponta de prova recuperável do opto-silicone e tetrode para a gravação high-density do duplo-local em ratos livremente moventes

Aqui, descrevemos um projeto de micro-unidade, procedimento de implante cirúrgico e estratégia de recuperação pós-cirurgia que permitem gravações crônicas de campo e unidade única de várias regiões cerebrais simultaneamente em camundongos jovens e adolescentes através de uma janela crítica de desenvolvimento do dia pós-natal 20 (p20) ao dia pós-natal 60 (p60) e além.

Um implante de acionamento leve para gravações crônicas de tetrodo em camundongos juvenis

Aqui, apresentamos um implante exclusivo e imprimível em 3D para ratos, denominado TD Drive, capaz de gravações bilaterais simétricas de eletrodos de fio, atualmente em até dez áreas cerebrais distribuídas simultaneamente.

O TD Drive: um implante paramétrico de código aberto para registros eletrofisiológicos de várias áreas em ratos que se comportam e dormem

Aprenda a construir um hyperdrive de múltiplos tetrodos para gravação neural em ratos em comportamento livre. Este método permite monitoramento de longo prazo da atividade cerebral com materiais acessíveis.

Construção de um Hyperdrive melhorado de multi Tetrode para gravação Neural em grande escala em comportar-se ratos

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