Проектирование и монтаж Сверхлегкий моторизованная Microdrive при хронических нейронных Recordings у мелких животных

Общая цель данной процедуры заключается в сборке сверхлегкого моторизованного микропривода, подходящего для стабильной внеклеточной регистрации активности нейронов у мелких животных в поведенческих тестах. Для этого сначала коннектор и мотор надежно закрепляются на шасси. На втором этапе осуществляется придание каретке формы, соответствующей шасси, и установка направляющих трубок каретки.

Затем устанавливают направляющие трубки для электродов и загружают записывающие электроды в микропривод. В завершение устанавливают прозрачные крышки для защиты электродов и проводки от случайного повреждения. После правильной сборки и имплантации описанный микропривод можно использовать для записи внеклеточной активности в течение периода до 10 недель.

Наша процедура проектирования и сборки совершенствовалась с течением времени для максимального упрощения использования и снижения стоимости, что делает этот метод более практичным и доступным для широкого круга исследователей по сравнению со многими ранее опубликованными версиями. Здесь представлен полностью собранный микропривод. Он состоит из нескольких основных компонентов: шасси, которое служит несущей конструкцией привода; двигателя с тонкорезьбовым выходным валом; резьбового штока, который удерживает электроды и обеспечивает точку электрического соединения; а также разъема noetics, показанного на трубках штока, электродах и направляющих трубках для электродов.

Кронштейн для перемещения электродов и трубки для перемещения электродов представляют собой специализированные компоненты, которые были спроектированы с помощью программного обеспечения для 3D-CAD и изготовлены местным специалистом по прецизионной механической обработке. Все остальные компоненты доступны в коммерческой продаже. Сначала используйте диагональные кусачки, чтобы обрезать контактные штырьки в нижней части разъема.

Обрежьте задний ряд штифтов до 1,5 мм, а передний — до 1 мм, как показано на данной схеме. Затем осторожно закрепите шасси в небольших тисках открытой полостью вниз и с помощью цианоакрилатного клея прикрепите к шасси четыре отрезка полиамидной трубки длиной 15 мм так, чтобы они находились вровень с задней поверхностью шасси и были ориентированы параллельно друг другу, как показано здесь. После высыхания цианоакрилатного клея обрежьте полиамидные трубки примерно до шести мм в длину и удалите участки перетяжек.

Оставшиеся части трубок должны находиться примерно на расстоянии трех миллиметров от нижнего края шасси. Затем с помощью эпоксидной смолы на шасси создайте небольшой пьедестал для разъема. Установите разъем сверху и нанесите дополнительную эпоксидную смолу вокруг него.

Поверхность разъема должна находиться на несколько миллиметров выше полиамидных трубок и быть параллельна поверхности шасси. После полного отверждения эпоксидной смолы извлеките шасси из тисков и перенесите его в зажимное приспособление передней поверхностью вверх. Затем проденьте провода двигателя через отверстие в шасси и установите двигатель в паз в основании.

Убедившись, что двигатель и приводной вал расположены параллельно шасси и плотно прилегают к нижней части и боковой стенке, зафиксируйте двигатель на шасси с помощью эпоксидного клея. После отверждения эпоксидного клея поверните шасси так, чтобы разъем был доступен. Чтобы снизить механическую нагрузку на двигатель и провода, нанесите небольшое количество быстросохнущего эпоксидного клея на провода в местах их выхода из шасси. Теперь обрежьте, зачистите и припаяйте провода к соответствующим контактам разъема.

Проверьте работу двигателя, чтобы убедиться в плавном вращении вала в обоих направлениях, после чего приступите к сборке каретки электрода. Сначала проверьте посадку каретки, осторожно нанизав ее на вал двигателя и перемещая ее вверх и вниз по всей длине приводного вала на низкой скорости.

Шаттл должен плотно прилегать к шасси, не застревать в приводе, а вал двигателя не должен прекращать вращение. Если шаттл перемещается по валу неплавно, осмотрите поверхность шасси и приводной винт на наличие загрязнений.

Удалите любые загрязнения с помощью тонкого пинцета или сжатого воздуха, затем смажьте резьбу легким минеральным маслом и повторно проверьте плотность прилегания. Если челнок входит слишком плотно, используйте пинцет и мелкозернистый точильный камень, чтобы удалить мешающий материал с боковой стороны челнока. Старайтесь удалять материал равномерно.

Наконец, если челнок разболтан, о чем свидетельствуют наклон и дребезжание при перемещении, приклейте к нему небольшую полоску прозрачной пленки, чтобы заполнить зазор между челноком и поверхностью шасси. После достижения плотного прилегания снимите челнок с вала и запрессовывайте трубку из нержавеющей стали в каждое из четырех больших отверстий челнока, следя за тем, чтобы трубки были центрированы по челноку и их концы были расположены в одной плоскости, как показано здесь; нанесите каплю цианоакрилатного клея к основанию каждой трубки, следя за тем, чтобы клей не попал на края челнока или внутрь трубок. После высыхания клея накрутите готовый челнок для электродов обратно на приводной вал и задвиньте его до самого основания резьбы.

Отрежьте 4 отрезка полиамидной трубки длиной 25 мм для использования в качестве направляющих электродов. Кроме того, разрежьте четыре электрода на отрезки по 40 мм для использования в качестве имитационных электродов при сборке. Наденьте каждый отрезок трубки на имитационный электрод так, чтобы электрод выступал примерно на 10 мм за край трубки.

Теперь расположите каждую полиамидную трубку в шасси, как показано здесь. Смешайте небольшое количество быстрозастывающего состава и нанесите слой толщиной примерно два миллиметра ниже верхнего конца электрода, затем дайте ему высохнуть. После этого извлеките макеты электродов и переместите свободные концы направляющих электродов так, чтобы они образовали плотный пучок в нижней части привода.

При необходимости обмотайте электроды тонкой проволокой, чтобы зафиксировать их на месте. Затем закрепите их в новом положении с помощью быстрозастывающего гипса, как показано здесь. Используйте острый скальпель, чтобы обрезать направляющие трубки электродов там, где они выходят за нижнюю границу микропривода.

Эти трубки в конечном итоге будут направлять электроды к поверхности мозга, поэтому выбранная длина зависит от анатомии места имплантации. Затем отрежьте участок изолированного платинового провода длиной 30 миллиметров и снимите один миллиметр изоляции с одного конца. Далее припаяйте его к одному из сигнальных контактов разъема.

Затем согните провод под разъемом и проденьте его через одну из трубок-направляющих для провода. Натяните провод и подведите его к направляющему прорези в верхней части шасси, расположив электродный челночный механизм в верхней части стержня. Вставьте электрод длиной 25 мм в полиамидную трубку и протяните его вверх через трубку из нержавеющей стали.

В челноке. Расположите кончик электрода так, чтобы он был вровень с нижним концом полиамидной трубки. Затем обрежьте электрод на один миллиметр выше трубки челнока.

С помощью тонкого пинцета снимите изоляцию с последних двух миллиметров электрода и последних двух миллиметров платиновой проволоки. Переместите электрод так, чтобы его кончик был совмещен с дном направляющих трубок. Затем вставьте платиновую проволоку в соединительную трубку и зафиксируйте их вместе, вставив короткий отрезок вольфрамовой проволоки длиной один миллиметр в соединительную трубку.

Убедитесь в плотном прилегании электрода к проволоке для обеспечения как механического, так и электрического соединения. Затем переместите челночный механизм вдоль всего приводного вала вверх и вниз, чтобы проверить плавность его хода. После установки всех электродов аналогичным образом отрежьте участок серебряной проволоки длиной 30 миллиметров для использования в качестве заземляющего провода.

Снимите один миллиметр изоляции с одного конца и припаяйте его к заземляющему контакту, чтобы уменьшить трение электродов о стенки направляющей трубки. Нанесите каплю легкого минерального масла на концы направляющих трубок и дайте маслу впитаться в трубки за счет капиллярного эффекта. Затем вырежьте из прозрачной пленки прямоугольник размером 12 мм на 25 мм и сложите его широкой U-образной формой.

С помощью клея прикрепите эту крышку к внешним поверхностям шасси. Затем вырежьте из прозрачной пленки прямоугольник размером 15 мм на 6 мм и с помощью цианоакрилатного клея зафиксируйте его вокруг разъема, следя за тем, чтобы длинный край фрагмента прозрачной пленки находился вровень с верхним краем разъема.

Готовое устройство должно выглядеть так. На следующих изображениях представлены репрезентативные записи из robust nucleus of the arch AUM у ве zebra finch в состоянии бодрствования. На первом изображении показана активность одиночных нейронов, зарегистрированная с помощью 10 mega платино-иридиевого электрода через одну неделю после имплантации.

На следующем изображении представлена запись с того же электрода, что использовался для предыдущего снимка, но полученная примерно через девять недель. Обратите внимание на сохранение высокого качества записи благодаря использованию электродов с низким импедансом. Можно зарегистрировать стабильную мультиunit-активность.

На этом заключительном изображении представлена многоunit-активность, зарегистрированная с помощью платинового электрода с сопротивлением 1 МОм. После того как процедура сборки будет освоена, полная сборка микропривода занимает около пяти часов, без учета времени высыхания эпоксидной смолы при первоначальном изготовлении. Однако подготовка привода к повторному использованию занимает менее двух часов.