Проектирование и изготовление Ultralight Вес, Регулируемые многоэлектродной Зонды для Электрофизиологические записи в мышах

Общая цель этой процедуры заключается в разработке и создании прочного, сверхлегкого имплантата с независимо регулируемыми электродами из коммерчески доступных деталей, которые могут быть настроены для нацеливания на любую область мозга и будут легко масштабироваться для использования на различных видах мелких животных. Во-первых, определяется область мозга, представляющая интерес, и необходимо составить карту расположения записывающих электродов. От этого будет зависеть конструкция корпуса диска и днища диска.

Вторым шагом является создание корпуса привода для размещения отдельных микродисков, а также верхних частей, по которым будут переноситься электроды с помощью надежного рабочего программного обеспечения. Затем подготавливается нижняя часть, содержащая направляющие трубки для электродов и защитный конус. Заключительным этапом является полная сборка гиперпривода путем вставки нижней части в корпус привода, создания отдельного микропривода, подключения электронной интерфейсной платы и загрузки микроприводов электродами.

В конечном счете, гипердвигатель имплантируется, и можно получить записи одной единицы из нескольких областей мозга. Из-за легкости, с которой гипердвигатель может быть настроен и масштабирован, это принесет пользу ряду исследователей, работающих с различными животными моделями. Таким образом, наличие прочных, легких имплантатов позволяет нам получать стабильный нейронный ансамбль записей и свободно вести себя мышей при выполнении психофизических задач.

Чтобы начать процедуру, определите интересующую область мозга. В нашем случае это латеральное генцевое ядро с координатами АР от отрицательных 2,3 до отрицательных 2,7 миллиметров. LGN является самым широким, и эта область используется для проектирования днища диска.

Откройте твердотельную рабочую программу и выберите переднюю плоскость. Нарисуйте 2D-профиль диска с помощью функции эскиза, которая будет включать контуры ручек основания диска и полиамидных полупрорезей. Убедитесь, что контур не содержит открытых зазоров.

Затем выделите переднюю и правую плоскости и нажмите «Создать ось». Затем нажмите на функцию вращающегося основания бобышки. Выберите синий 2D-профиль, а затем поверните 2D-профиль вокруг оси на 360 градусов.

Чтобы создать 3D-основание диска, нажмите кнопку «Жалюзи» в первом направлении и введите угол поворота на 360 градусов. После этого создайте один полиамидный полупрорезь, выделив выделенный контур и с помощью функции вращения поверните контур на 13 градусов вокруг центральной оси. Затем выберите контур для ручек и поверните его на 15 градусов вокруг центральной оси, чтобы создать вторую ручку привода.

Используя функцию кругового узора в меню функций, нажмите круговой узор и выберите центральную ось в качестве оси вращения. Выберите 180 градусов в качестве угла и два в качестве количества экземпляров и убедитесь, что первая ручка выбрана в разделе Элементы для создания модели, чтобы создать 16 полиамидных полупрорезей. С помощью функции кругового массива выберите первый полиамидный полупаз в качестве элементов для создания массива.

Повторите шаблон 16 раз, введя 16 в число экземпляров и 22,5 градуса в угол. Определите новую плоскость, щелкнув вкладку плоскости в разделе Ссылочная геометрия. Выберите две стороны одного из верхних прорезей из полиамида, чтобы создать новую плоскость.

Именно на этой плоскости будет располагаться сосуд. Нарисуйте круглые контуры для отверстия для винта и отверстия из полиамида на этой плоскости. Для направляющих, препятствующих крутящему моменту, определите центральную линию между двумя сторонами верхних прорезей из полиамида.

Затем нарисуйте рельсы, препятствующие крутящему моменту, создав два круга перпендикулярно центральной линии, которая центрирует наш радиус друг от друга, а затем обрезав средние контуры, чтобы создать гнездо для микропривода, включая отверстие для винта, отверстие из полиамида и рельсу для предотвращения крутящего момента. Нажмите на основание выдавливающей бобышки, чтобы создать несущую рейку, и выберите глухую выдавливание длиной 10 миллиметров вверх и два миллиметра вниз. Затем добавьте к краям скругления толщиной 0,3 миллиметра с помощью функции скругления.

Чтобы еще больше увеличить прочность отверстия для винта и отверстия из полиамида, нажмите «Выдавить», «Вырезать» и выберите «Глухой». Три миллиметровых среза как вниз, так и несколько миллиметров вверх. Затем смоделируйте гнездо микродисковода 16 раз, используя центр в качестве оси вращения в верхней части ручки.

Нарисуйте коробку размером три на три миллиметра, начиная с центрального кончика рукоятки привода, обращенной к центральной оси. Выдавите его на два миллиметра вверх. С помощью функции выдавливания бобышки начертите круги диаметром один миллиметр в местах, где после этого будут вставлены винты EIB.

Сделайте выдавливание на 1,5 миллиметра, чтобы сделать отверстие. Затем выкройте коробку и отверстие дважды. Используя функцию кругового шаблона, сделайте дополнительные вырезы методом выдавливания в корпусе привода для дальнейшего снижения веса, начертив шаблон на передней плоскости и используя функцию кругового шаблона.

После этого нарисуйте эскиз верхней части с указанными размерами в миллиметрах. Затем используйте основание выдавленной бобышки, чтобы сделать ее 3D-модель. Добавьте скругления в один миллиметр к углам с помощью функции скругления, когда проектирование привода завершено, корпус привода и верхние части могут быть напечатаны с помощью большинства сервисов 3D-печати.

В этой процедуре разложите небольшой кусочек двустороннего скотча на плоской поверхности и разрежьте полиамидные трубки 31 калибра примерно на восемь сантиметровых частей. Далее разложите первый слой направляющих трубок как можно ближе друг к другу на двухстороннем скотче. Затем нанесите небольшое количество тонкого цианоакрилатного клея поверх слоя полиимидов.

Затем быстро выложите второй слой полиамида. После этого создайте оптоволоконный заполнитель с помощью канюли 26 калибра. Убедитесь, что канюля смазана с помощью смазки на основе тефлона перед установкой в сборку.

Затем нанесите линию эпоксидной смолы в четыре-пять миллиметров перпендикулярно полиамидному пучку. Как только эпоксидная смола застынет, через два-три часа снимите ленту с нижнего слоя и снова нанесите эпоксидную смолу с другой стороны. После того как эпоксидная смола застынет, снова снимите канюлю 26 калибра.

Сделайте разрез посередине с помощью лезвия бритвы, чтобы создать две полиамидные матрицы, каждая из которых может быть использована для одного гипердвигателя. Теперь распечатайте шаблон конуса на листе прозрачной бумаги и вырежьте соответствующий лист сверхпрочной алюминиевой фольги. Нанесите слой эпоксидной смолы на алюминиевую фольгу, а затем быстро нанесите на прозрачную бумагу с помощью тяжелого предмета или деревянного дюбеля, разгладьте эпоксидную смолу, чтобы она равномерно распределилась.

Далее вырежьте шаблон конуса и зажмите его вместе с помощью зажима из кожи аллигатора. Наконец, используйте еще одну каплю эпоксидной смолы, чтобы навсегда прикрепить детали для сборки микропривода. Сначала прикрепите EIB к корпусу диска с помощью двух винтов.

Затем снова вставьте канюлю 26 калибра через полиамидную матрицу направляющей трубки. Совместите полиамидную матрицу с корпусом привода с помощью оптоволоконного отверстия в EIB, чтобы убедиться, что направляющие трубки расположены перпендикулярно EIB. После этого прикрепите матрицу к корпусу привода с помощью эпоксидной смолы и следите за тем, чтобы эпоксидная смола не попала ни в направляющие трубки, ни в корпус привода.

Наконец, избыток эпоксидной смолы удаляется с помощью дремеля, после чего каждая направляющая трубка в полиамидной матрице прикрепляется к соответствующему кронштейну на внутренней стенке корпуса привода. Наденьте небольшое кольцо из полиамида 33 калибра на каждую направляющую трубу и вставьте в кронштейн. Затем нанесите небольшое количество цианоакрилатного клея, чтобы прикрепить каждую направляющую трубку.

Наконец, прикрепите весь аппарат к внутренней стенке корпуса привода с помощью эпоксидной смолы и разрежьте полиамиды так, чтобы они выступали чуть выше внутренней губы. Затем соберите узел микропривода, вставив один из специально изготовленных винтов в центральное отверстие верхней части, а затем одну из пяти миллиметровых пружин. Наденьте внешнее отверстие верхней части на одну из направляющих и осторожно закрутите винт.

Затем вбивайте винт до тех пор, пока пружина не достигнет своей минимальной сжатой длины. И повторите этот процесс для каждого рельсового микропривода. После этого переверните массив приводов вверх дном и обратите внимание на расположение матрицы направляющей трубы.

Позже он используется для картографирования расположения направляющей трубки, соответствующей каждому микроприводу. Затем запишите подлинность соответствующего микродиска. Теперь вставьте трубку poly IDE в каждую направляющую трубку снизу основания привода.

Пусть несущая трубка выступает на один-два миллиметра от верхней части полностью опущенного микропривода. Затем запишите подлинность соответствующего микродиска. На фотографии.

Прикрепите полиамидную трубку к опоре микродисковода с помощью эпоксидной смолы, стараясь не допустить ее попадания через микропривод на пружину или винт. Затем разрежьте все полиимидные трубки на высоте головки винта микропривода и заподогрейте в нижней части полиимидной матрицы. После этого установите EIB на основание диска с помощью двух винтов.

На этом этапе массив приводов готов к загрузке стерео TRO или teros. После загрузки переверните диск и осторожно опустите защитный конус над диском так, чтобы выступала только нижняя часть, закрепите защитный конус, прикрепив конус к корпусу дисковода эпоксидной смолой. После того, как конус будет прикреплен, зачистите небольшой кусочек проволоки из нержавеющей стали и прикрепите его к EIB.

Процарапать иглой внутреннюю алюминиевую часть конуса и отшлифовать стальную проволоку к конусу с помощью серебряной краски. Как только серебряная краска высохнет, укрепите ее каплей эпоксидной смолы. Вот изображение свободно движущейся мыши с имплантированным гипердвигателем.

А это примеры двух одноединичных записей сигнала с этой мыши. Здесь показан корональный срез мозга мыши, выделяющий латеральное ядро генанта, где были опущены некоторые электроды. А вот пример временных гистограмм парастимула двух нейронов LGN, выровненных по визуальной стимуляции.

Вот корональный срез, выделяющий гиппокамп, куда был опущен еще один набор электродов. Пример локальной полевой потенциальной регистрации пульсации гиппокампа показан здесь: При правильном опыте новый гипердвигатель может быть собран в течение одного дня. Побуждения, разработанные в этой процедуре, могут быть объединены с другими методами, такими как оптогенетика, для стимуляции и записи из идентифицированных субпопуляций нейронов.