Методическая статья

Проектирование и строительство Рентабельность Headstage для синхронного нервного возбуждения и запись в водном лабиринте

DOI:

10.3791/2155

13 октября 2010 г.

В этой статье

Краткое содержание

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Мы представляем недорогой метод для проектирования и строительства свет headstage предварительного усилителя системы с одновременной записью и нейронной стимуляции возможности. Это устройство может быть водонепроницаемым для использования в плавательных животных.

Аннотация

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Headstage предусилители и источник последователи обычно используются для исследования нейронной активности в поведенческих экспериментов нейрофизиологии. Доступные коммерческие продукты часто дорогие, не легко настраивается, а не погружные. Здесь мы опишем метод на проектирование и строительство индивидуальных, интегрированных headstage схему для одновременной 4-канальной записи нейронных и 2-канальный моделирования в бодрствует, поведение животных. Headstage разработан с использованием свободных, коммерчески доступных CAD-типа конструкции упаковки, и может быть изменен легко для размещения различных масштабов (например, для добавления каналов). Индивидуальные печатная плата построена с использованием поверхностного монтажа резисторов, конденсаторов и усилителей для построения источник единичного усиления последователем цепи. Headstage сделана водонепроницаемой при сочетании эпоксидной смолы, парафильмом и синтетические замазки резины. Мы успешно использовали это устройство для записи локальных потенциалов поля и стимулируют различные области мозга одновременно через независимых каналов у крыс, купание в водном лабиринте. Общая стоимость <$ 30/unit и могут быть изготовлены с готовностью.

Протокол

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Дизайн и изготовление Headstage Обзор

Завершено headstage предварительного усилителя Система состоит из следующих компонентов:

  1. Компьютер, созданный интегрированных плат с четырьмя каналами записи и два канала стимуляции.
  2. Электроды, которые передают записи и стимулирование каналов к соответствующим разъемам на сцене головы животных.
  3. Кабеля и троса интерфейс, реле записи и стимулирование каналов фазным коммутатор.
  4. Две формы гидроизоляции на голове сцене и на интегральной схемы.

2. Дизайн и верстка Headstage

Мы разработали интегрированные печатные платы с 4 источника последователей и 2 проходят через стимуляцию каналов с использованием коммерчески доступных САПР пакет (www.expresspcb.com). Один headstage предназначен, и шаблон накладывается с другой больше листа плату предоставить много headstages по более низкой цене. Файл CAD передается на печатной плате (PCB) производство услуг, где двухсторонний, две доски слой печатаются с использованием верхнего и нижнего слоев меди с покрытием все дыры до конца. Платах используется олово / свинец припой покрытие трасс и площадок, что соответствует отраслевым стандартом FR-4 ламината. Печатной плате могут быть заказаны и отправлены на следующий рабочий день. Индивидуальные headstages вырезаны из больших черепичные лист печатных плат и электронных компонентов, связанных с припоем. Например расположение headstage, используемые в настоящем протоколе показано (рис. 1). Пожалуйста, смотрите сайте производителя для получения подробных инструкций и советов по проектированию печатных плат.

3. Подготовка и пайки электронных компонентов

Все электронные компоненты, используемые в настоящем протоколе, имеют устройства для поверхностного монтажа (SMD) типа. След каждого типа устройств (резистор, конденсатор и т.д.) был выбран для минимизации неиспользуемого пространства на headstage, но больше SMD компоненты могут быть использованы при необходимости.

  1. Организуйте свои компоненты на плате и подготовить их к пайке.
  2. Нанесите небольшое количество припоя на олово / свинец площадки для пайки и довести кончике пайки железа близко, чтобы расплавить и придерживаться припоя на площадку.
  3. Припой конденсаторов во-первых, резисторы следующий, а затем операционных усилителей.
  4. Операционные усилители могут быть уничтожены за отопление. Мы использовали переменную тепла пайки пушки и низкий тепла, необходимое для расплава припоя. Минимизировать время нагрева используется, чтобы сделать хорошее соединение припоя. Мы обнаружили, что удобно для создания небольшого водоема припоя, которая впадает в след площадки с применением припоя вдоль связи или власти следы.
  5. Испытание, что сопротивление по всей вашей резисторов соответствует ожидаемому значению с помощью омметра.
  6. Осмотрите каждую площадку тесно обеспечить, чтобы ни припой подключении или моста смежных колодки. Если есть припой моста, тепло-и расплава припоя и использовать пинцет сломать мост.

4. Ассамблеи и изготовление имплантатов и Tether Интерфейсы

  1. Вставьте 23 Ga подкожные трубы в одну из неиспользуемых портов в 9-контактный разъем ABS для механической поддержки.
  2. Вырезать шесть 1 см длины кусков изолированные магнитные провод для подключения женский AMPHENOL контакты к разъему ABS.
  3. Припой женский выводы с использованием магнитной проволокой небольшое количество припоя в каждый контакт, и при нагревании булавку из наконечника.
  4. Припой другом конце каждого магнитного провода в розетки ABS.
  5. Позиция мужской - женский контакты MillMax над площадки на тросе стороне headstage, и отжать через контакты печатной платы для обеспечения давления нужным. Затем, припой каждого вывода на каждый пэд по порядку.
  6. Установите гайку на нейронных разъем имплантата и олл женский контактов в нужный слот на пластиковом основании.
  7. Применение акрилового клея (клей Krazy) к началу разъем розетка ABS и закрепить ее на базе headstage. Клей 23Ga трубки троса стороне headstage за поддержку.

5. Гидроизоляция Headstage

  1. Для водонепроницаемый headstage, накрыть весь интегральной схемы и любой открытых металлических поверхностей с 5 минут эпоксидной смолы. Разрешить 5-10 минут для начальной сушки, и 60 минут для постоянного сушки.
  2. Шпаклевки Плакат Tack должны применяться к поверхности 9-контактный разъем ABS вокруг самки контакты выступающих из животного конца.
  3. Для максимального гидроизоляции, ABS гнездо и разъем АБС должны быть сопряжены и кольцевой гайки должны быть затянуты. Небольшую полоску парафильмом должны быть обернуты вокруг интерфейс, чтобы вода не связавшись с контактными разъемами.

Секреты успеха

  1. При пайке операционный усилитель, не перегреваются пластиковый пакет. Если естьвидна горения или плавления, удалить операционного усилителя и замените его. Применение слишком много тепла может привести к повреждению ОУ без видимых плавления. Испытание каждого канала с функцией генератора после пайки.
  2. Убедитесь Есть нет бродячих соединения или перемычек на headstage. Припой фитиль может быть использована для удаления компонентов или бродячих припоя.

6. Представитель Результаты

Хорошую запись будет следовать сигнала источника входного сигнала, не разрезая и выходить во время движения. Для проверки headstage, пользователь должен использовать функцию генератора в качестве вклада в каждой записи контактных и оценивать сигналы в заголовке Милль конце выход Макс. Физически движущихся headstage не должны влиять на форму записанного сигналов.

figure-protocol-1
Рисунок 1. (А) Схематическое изображение верхнего слоя печатной платы (PCB). Красные линии обозначают медь следы. Желтые линии указывают опциональные шелкография слоя для позиционирования электронные компоненты. Показаны оперативного размещения усилителя (центральный желтый квадрат), резисторов (меньше желтые квадраты) и конденсаторов (маленький желтый квадрат). (Б) Схематическое изображение нижний слой печатной платы. Зеленые линии показывают меди следов. Большие зеленые заполнены область представляет землю тарелку. Файл модели этой схеме предоставляется для скачивания.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Вода лабиринт поведенческой задачи обеспечения эффективных инструментов зонд животных познавательные способности и представления в режиме реального времени 1. Использование легких и экономически эффективным предусилители headstage особенно важно в поведенческой нейрофизиологии приложений, связанных с водой лабиринт. Поскольку избежать холодной воды обеспечивает внутреннюю мотивацию для животных в этих задач, их поведение может быть проверена при повторных испытаниях без трудностей мотивации животных на сухие ...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
Нет конфликта интересов объявлены.

Благодарности

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Мы хотели бы поблагодарить Джастина Riceberg для оказания технической помощи в тестировании headstage. Эта работа была выполнена при частичной поддержке Национального института здравоохранения грантов MH65658, MH073689 и F30 AG034003-01A1, а горе Синай школы медицины.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Интегральная схема по индивидуальному проектуExpressPCB.comИндивидуальный заказ2-слойная двухсторонняя печатная плата
Резисторы для поверхностного монтажаMouser ElectronicsRK73B1JTTDD156J1/10 W, 15 M Ohm 0603, толстопленочные
SMD-конденсаторыNewark Inc0402YD104KAT2A0.1 uF (0402)
SMD-операционный усилитель (четверной FET)Mouser Electronics595-TLC2274AIPWЧетверной FET — с низким уровнем шума
9-контактный разъем из АБС-пластикаGinder ScientificGS09SKT-220Для подключения к животному
9-контактный штекер из АБС-пластикаGinder ScientificGS09PLG-220Для имплантации животному
Черная кольцевая гайка из ДелринаGinder ScientificGS09BDN-220
Черная колпачковая гайка из ДелринаGinder ScientificGS09BDC-220Для защиты имплантата животного’
Контакты Amphenol (папа)Ginder Scientific220-P02
Контакты Amphenol (мама)Ginder Scientific220-S02
5-минутный эпоксидный клейDevcon Inc.S-208 / 20845
Клейкая масса для плакатовElmer’s026000015318
Припой с канифольным сердечникомRadio Shack64-009
ПаяльникWellerPyropen WSTA6(с регулировкой температуры)
Металлический пинцетFine Science ToolsРазмер 5
Листы ParafilmAmerican National CanParafilm 4" x 250’
Магнитный проводBelden8052В эмалевой изоляции
Амперметр/МультиметрFluke Biomedical77 Multimeter
Двухрядные штыревые разъемы MillmaxMill-Max575 - 0021010.05"
Оплетка для удаления припояChemtronics7-10L0.75 in.

Ссылки

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Morris, R. G., Garrud, P., Rawlins, J. N., O'Keefe, J. Place navigation impaired in rats with hippocampal lesions. Nature. 297, 681-683 (1982).
  2. Rolston, J. D., Gross, R. E., Potter, S. M. A low-cost multielectrode system for data acquisition enabling real-time closed-loop processing with rapid recovery from stimulation artifacts. Front. Neuroengineering. 2, 12-12 (2009).
  3. Fee, M. S., Leonardo, A. Miniature motorized microdrive and commutator system for chronic neural recording in small animals. J. Neurosci. Methods. 112, 83-94 (2001).
  4. Shirvalkar, P. R., Rapp, P. R., Shapiro, M. L. Bidirectional changes to hippocampal theta gamma oscillations predict memory for recent spatial episodes. Proc Natl Acad Sci U S A. 107 (15), 7054-709 (2010).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

Похожие статьи