Summary
نحن في هذا البروتوكول لشرح كيفية تلفيق مجموعة صغيرة للتسجيلات محرك الكهربية المزمنة في الفئران.
Abstract
تسجيل المزمن في أعداد كبيرة من الخلايا العصبية هي تقنية قيمة لدراسة وظيفة الدوائر العصبية في الفئران تتصرف مستيقظا. أجهزة تسجيل خفيفة تحمل مجموعة وكثافة عالية من tetrodes تسمح لرصد النشاط في وقت واحد من عشرات إلى مئات من الخلايا العصبية الفردية. نحن هنا وصف بروتوكول لتصنيع مجموعة صغيرة مع محرك 21 مستقل محركات متناهية الصغر المنقولة. وقد استخدم هذا الجهاز بنجاح في السجل من الخلايا العصبية في قرن آمون والقشرة مختبرنا. نعرض كيفية إعداد وتصميم العرف ، 3 - D قاعدة طبعت البلاستيكية التي ستعقد في محركات متناهية الصغر. نحن لشرح كيفية بناء الفرد الدقيقة محركات وكيفية تجميع الكاملة الدقيقة محرك صفيف. تتناول إعداد المزيد من حملة واسعة لزرع جراحية ، مثل تصنيع tetrodes ، تحميل tetrodes في حملة واسعة وطلي بالذهب ، في مقالة لاحقة الفيديو.
Protocol
- الصغرى صفيف محرك نظرة عامة
كامل الصغرى صفيف محرك يتألف من عدة عناصر رئيسية (الشكل 1) :- كمبيوتر صممت القاعدة البلاستيكية التي تحمل 21 مستقل المنقولة الدقيقة محركات.
- قنية في الجزء السفلي من القاعدة التي جمعت مجموعة من القرطاسية أنابيب دليل tetrode.
- يمكن الدقيقة 21 محركات الأقراص التي تحمل واحدة كل tetrode والتي تعتمد بشكل فردي باستخدام المسمار.
- لوحة الواجهة الكهربائي عن الترابط بين tetrodes ومكبرات الصوت مسبقة.
- والمخروط واقية (لا يظهر في الشكل 1)
- في مجموعة صغيرة محرك تجميعها بالكامل ، وقاعدة من البلاستيك تحمل كل محركات متناهية الصغر. كل محرك الصغير يحمل tetrode واحد. متصلا كهربائيا tetrode إلى القطب مجلس الواجهة في الجزء العلوي من مجموعة صغيرة محرك الأقراص ، ويمر من خلال أنبوب دليل ثابت للخروج نحو الدماغ في الجزء السفلي من مجموعة صغيرة محرك الأقراص. تحول المسمار على كل محرك التقدم الجزئي أو تتراجع في tetrode.
- تصميم قاعدة بلاستيكية
نقوم بتصميم قاعدة تجميع محرك الأقراص الصغيرة في حزمة 3 - D كندي البرمجيات (سوليدووركس). في الاستفادة من هذه العملية في التصميم الداخلي هو الدوران السريع والمرونة في التصميم. في المختبر ويلسون قمنا بتصميم العديد من المتغيرات من هذا الجزء ، والموجهة نحو مطالب محددة من كل تجربة. يتم إرسال ملف نموذج 3 - D إلى مكتب خدمة حيث يتم طباعته من راتنج سائل علاجها باستخدام الليزر المجسمة. الفترة الزمنية هي اقل من 2 يوما. الجزء الناتج خفيفة الوزن ، ويمكن إعادة استخدامها ، ويمكن تشكيله لعقد الخيط. في هذا البروتوكول سوف نستخدم قاعدة محرك الأقراص الذي تم تصميمه مع موقع تسجيل واحد والتي تملك 21 محركات صغيرة. يتم تصميم ملف سوليدووركس متاحة عند الطلب. - إعداد قاعدة بلاستيكية
تتم معالجة قاعدة بلاستيكية لاستيعاب محركات صغيرة ومسامير وتعلق لوحة واجهة الكهربائي والمخروط واقية. فمن غير الممكن لطباعة موثوق بها سلس من خلال ثقوب في قاعدة بلاستيكية ، لذلك نقوم بتصميم الثقوب الأصغر ، ثم توسيعها بواسطة الحفر. محاذاة بعناية مثقاب مع محور الثقب الموجود قبل الحفر في سرعة منخفضة جدا. متغير الحفر ناحية السرعة / عزم الدوران يعمل بشكل جيد لهذه المهمة.- حفر ثقوب الطيار (21) لمحرك الأقراص الصغيرة المسامير (الطوق الخارجي) باستخدام # 61 بت.
- حفر ثقوب 21 لدعم حملة أنابيب متناهية الصغر (الحلقة الداخلية) باستخدام # 65 بت.
- حفر الثقوب التي سيتم استخدامها لتوصيل الكهربائي واجهة المجلس والمخروط وقائية باستخدام بت مم 1.55.
- اضغط تناسب الأكمام (5 مم 20 غا رقيقة الجدار أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ) في كل من الحلقة الداخلية من الثقوب باستخدام زوج من الملاقط أو زوج من كماشة بحيث يكون تدفق مع قاعدة بلاستيكية. الأكمام ضمان سلاسة الحركة من أنابيب دعم محرك الأقراص الصغيرة.
المقبل ، يتم استغلالها جميع الثقوب التي ستعقد مسامير. في البلاستيك المطبوعة ، الصفحات تشكيل نتيجة الصنابير في المواضيع أكثر دواما من الصنابير ترابط بين عدة قطاعات نموذجية. هذا النمط من الاستفادة بشكل اكبر يتطلب الثقوب التجريبية. بالعكس باستخدام دبوس باليد لعقد الحنفية : - اضغط على ثقوب لمحرك الأقراص الصغيرة مسامير تستخدم الصنبور الذي يتطابق مع حجم المسمار المستخدمة (M1.2x0.25) ومواد التشحيم الجاف. للمساعدة في محاذاة الحنفية مع ثقب التجريبية ، اضافة الى وجود أنابيب بطول 23 جا في الأكمام بجانبه.
- لدينا تصميم قاعدة بلاستيكية تحتوي على بدء الاستفادة من كل ثقب المسمار الدقيقة محرك الأقراص للتأكد من عدم تلف الخيوط الأولية أثناء عملية الترابط. بعد مترابطة جميع الثقوب ، ويمكن الاستفادة من هذه البداية التقط بسهولة قبالة باستخدام شفرة حلاقة.
- اضغط على الثقوب التي ستعقد مسامير لوحة إلكترود واجهة والمخروط وقائية باستخدام صنبور 1-72.
- الإدراج من الأنابيب دليل الكهربائي
- لجعل قنية الذي يحمل كل دليل القطب ثابتة الأنابيب ، وقطع قطعة 1.5cm طويلة من 13 غا أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ وسطح خشن مع عجلة DREMEL طحن لتعزيز التصاق من الاكريليك الأسنان.
- إدراج هذا قنية في حفرة في الجزء السفلي من قاعدة بلاستيكية ، تحقق من أنه شارك في الخطية مع المحور العمودي للمحرك ، وآمن مع الأكريليك الأسنان أو الايبوكسي. ترك 5-7 ملم من قنية يتعرض لتسهيل توطين الجراحية.
- قطع 21 دليل القطب ثابتة أنابيب (أنابيب مرنة بوليميد ، القطر الداخلي : 0.0071 "، قطرها الخارجي : 0.0116") بشفرة حلاقة لمدة 6 سم.
- تغذية أنابيب دليل واحد في وقت واحد في الأكمام في الجزء العلوي من قاعدة محرك الأقراص وعلى طول الطريق من خلال قنية جامع في القاع. فحص البصر عن مكامن الخلل أو مفرط الانحناء واستبدال أنابيب إذا لزم الأمر. لتسهيل الإدراج والمحاذاة مواز للأنابيب دليل tetrode ، يمكن للمرء أن يبدأ أولا التغذية حزمة كاملة من دليل أنابيب تصل إلى 21جامع قنية من أسفل. ثم ، في وقت واحد ، وإزالة أنبوب حزمة من دليل والأعلاف من القمة للقاعدة بلاستيكية من خلال ثقب أنها تركت وراءها في الحزمة.
- دفع أنابيب دليل أسفل حتى أنها تمتد 1-2 ملم فقط من القمة للقاعدة من البلاستيك. تنطبق على كمية صغيرة من الغراء cyanoacrylate رقيقة للأنابيب لأنها خروج من جامع قنية ، والحرص على عدم السماح لأي الغراء تدفق ما يصل الى نهاية أنابيب الدليل.
- استخدام شفرة حلاقة جديدة لقطع الزائدة من مجموعة من الأنابيب وإصلاحها في الجزء السفلي من قنية جامع.
- تصنيع محركات متناهية الصغر
كل محرك أقراص صغيرة تتكون من المسمار حسب تشكيله وأنبوب دعم جوفاء (الشكل 2). وترد المسمار وأنبوب دعم معا بحيث يتم تضمين شفة على المسمار في الاكريليك ، وترك المسمار لتدوير بحرية (الشكل 2B). غير مترابطة المسمار في قاعدة بلاستيكية ، ويحركها ثم أنبوب دعم صعودا أو هبوطا عند تشغيل المسمار ، ودفع أو سحب لأنه يحمل tetrode. لسهولة التكيف على الحيوان يتصرف ، رئيس المسمار في شكل اسطوانة نصف. جعل مفك مخصص لهذا المسمار :- قطع 5 سم في 15 غا أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ.
- تتخذ واحدا من المسامير العرف وطحن قبالة الشفة جاحظ.
- ادخال المسمار في الأنبوب حتى الجزء العلوي من المسمار هو مطاردة مع نهاية الأنبوب.
- سحق أنابيب حول المواضيع المسمار مرارا وتكرارا مع زوج من كماشة تأمين بحيث لا يمكن تدوير المسمار النسبي للقنية.
- استخدام دبوس ملزمة لعقد برغي سائق مخصص.
الى افتعال محركات الأقراص الصغيرة نستخدم 3 - D قالب من البلاستيك المطبوعة مع الآبار الصغيرة (3 مم × 5 ملم ، 2 ملم العميقة). وكذلك كل اثنين من الثقوب في السطح السفلي ، وبصرف النظر متباعدة 2 مم ، لأنبوب دعم والمسمار. بدلا من ذلك ، يمكن أن تكون ملفقة من القوالب البلاستيكية الهندسية مثل Delrin ، باستخدام الحفر الصحافة لإنشاء البئر والحفر. - إعداد قالب عن طريق مسح حفرة لدعم قنية باستخدام إبرة جا 23 و الاستفادة من حفرة لالمسمار كما هو موضح لقاعدة من البلاستيك ، أعلاه.
- سطر من الداخل جيدا مع زيوت التشحيم تفلون أو طبقة رقيقة من الفازلين للسماح للافراج عن الاكريليك الأسنان شفي من العفن..
- تفلون تطبيق مواد التشحيم لولبية وإدراجه في قالب باستخدام مفك العرف حتى المواضيع ليست سوى أقل من قاع البئر.
- خشن 2-3 مم أعلى من أنبوب دعم 14 ملم طويلة (23 غا أنابيب الفولاذ المقاوم للصدأ) مع عجلة الطحن لتعزيز التصاق من الاكريليك الأسنان. أدخله في القالب حتى الجزء العلوي من قنية تقع في منتصف المسافة بين أعلى البئر والجزء العلوي من المسمار.
- صب الاكريليك الأسنان في البئر. وتستخدم حركة اثارة للتأكد من أن الاكريليك الأسنان يتدفق المساحات في جميع أنحاء المسمار وأنبوب الدعم. إزالة أي فقاعات هواء بإبرة صغيرة.
- انتظر حتى يتم الشفاء تماما الاكريليك الأسنان (15-30 دقيقة) ثم قم بإزالة محرك الأقراص الصغيرة من العفن التي تحول المسمار مكافحة عقارب الساعة.
- من المهم القيام فحص جودة محركات متناهية الصغر. تفقد الاكريليك الأسنان لعلاج تشققات و / أو فقاعات الهواء ، والتي تنتج عادة عن الاكريليك الأسنان التي كانت سميكة جدا أو ضعيفة جدا. أيضا ، تأكد من المسمار وأنبوب دعم موازية لبعضها البعض ، وأنه المسمار يتحول بسلاسة. يمكن تصدع مسامير وأنابيب متناهية الصغر لدعم محركات الأقراص التي لا تستوفي هذه المعايير خالية من الاكريليك الأسنان وإعادة تدويرها.
- كرر الخطوات من خلال 5.6 5.11 حتى الدقيقة 21 لديك محركات.
- التجميع النهائي الدقيقة محرك صفيف
- انخفاض كل محرك في الدقيقة محرك قاعدة بلاستيكية. يجب على كل أنبوب الدعم الجزئي محرك انتقال بسلاسة داخل الأكمام وأكثر من أنبوب به دليل ثابت. تحقق للتأكد من أن أنابيب دليل لا مشبك كما يجري خفض محرك الأقراص الصغيرة.
- مع محركات الأقراص الصغيرة خفضت بشكل كامل ، إضافة طبقة رقيقة من مادة الأكريليك الأسنان إلى الداخل للمحرك قاعدة لإصلاح أنابيب دليل الكهربائي في المكان.
- علما أن الفشل في خفض محركات صغيرة على طول الطريق قبل إضافة الاكريليك الأسنان سينتج فتل من الاكريليك على طول الطريق حتى الأكمام وعرقلة حملة حركة الصغرى.
- التسمية الدقيقة محركات 1-21.
- تحويل صفيف محرك رأسا على عقب والتقاط صورة من مجموعة من الأنابيب وإصلاحها. وسيتم استخدام هذه الصورة لرسم خريطة للموقع أنبوب دليل المقابلة لكل محرك الأقراص الصغيرة.
- رفع كافة محركات الأقراص الصغيرة التي ملم عدة.
- اضافة الى وجود أنبوب الناقل بوليميد (0.005 ") في كل دليل أنبوب من أسفل القاعدة محرك الأقراص. اسمحوا الأنبوب الناقل تمديد 1-2 مم من أعلى السجل الكامل خفضت الصغرى ومحرك ، وعلى صورة عن هوية المقابلة الدقيقة محرك الأقراص.
- الغراءأنبوب إلى أنبوب الناقل الدعم الجزئي باستخدام محرك 5 دقائق أو الغراء الايبوكسي cyanoacrylate. علما بأن الغراء الايبوكسي أو أن رقيقة جدا سوف تتدفق باستمرار على دعم قنية وعرقلة الحركة الحرة للحملة الصغيرة أو ما هو أسوأ ، إلى إصلاحه قنية الدليل. إذا كان هذا يحدث ، لا يمكن أن سيما الصغيرة وحدة القيادة يمكن استخدامها.
- انخفاض الكامل لجميع محركات متناهية الصغر. قطع جميع الأنابيب الناقلة قبالة تدفق في الجزء السفلي من قنية جامع باستخدام شفرة حلاقة جديدة.
- أخيرا ، تركيب واجهة القطب Neuralynx المجلس إلى محرك قاعدة باستخدام اثنين من المسامير (الحجم : 1-72 ، مدة العرض : 3 / 16 ").
عند هذه النقطة حملة واسعة على استعداد لتكون محملة tetrodes. تلفيق tetrodes ، وكيفية تحميلها على محركات الأقراص الصغيرة ، وكيفية إعداد حملة واسعة لغرس الجراحية هي الموضوعات من مادة الفيديو لاحقة.
الشكل 1. نموذج لمجموعة صغيرة محرك الانتهاء. حملة واسعة الصغيرة يتكون من عدة عناصر رئيسية هي : قاعدة محرك البلاستيك ؛ قنية جامع منه tetrodes دخول الدماغ ، و 21 الدقيقة الدوافع التي تقود كل واحدة tetrode ؛ لوحة واجهة الكهربائي الذي يصل إلى ما قبل مكبرات الصوت.
الشكل 2. مخصص الدقيقة محرك مسامير. رسومات ألف الفني للتصميم المسمار المخصص. المسمار يتميز الجزء مترابطة (M1.2x0.25 ؛ قطرها 1.2 ملم ، 0.25 ملم / بدوره). وهو رئيس نصف اسطوانة يطابق عادتنا سائق المسمار قدم وجزء السلس مع الشفة (انظر التفاصيل) B. موديل إكمال الدقيقة محرك الأقراص. يتم توصيل أنبوب دعم والمسمار مخصصة مع الاسمنت الأسنان. مضمن الشفة على المسمار في الاسمنت الأسنان ويسمح للتناوب مجانا بينما كان يقود سيارته في أنبوب دعم صعودا أو هبوطا.
ملفات إضافية
قمنا بتصميم قاعدة محرك المطبوعة ، والمخروط واقية والعفن لبناء محركات الأقراص الصغيرة في عام 2008 سوليدووركس برنامج 3D كندي :
- تحميل الملف : DriveBase.sldprt الذي يحتوي على نماذج من محرك قاعدة المخروط واقية وقبعة.
- تحميل الملف : MicroDriveMold.sldprt الذي يحتوي على نموذج للمحرك الصغير العفن
يمكن لمكتب خدمات الطباعة 3D يتم معالجة الملفات الأصلية SOLIDWORKS مباشرة ، بل تتطلب الملفات التصميم في شكل CAD المجسمة (STL). بالنسبة للأشخاص الذين لا يستطيعون الوصول إلى البرمجيات سوليدووركس ، ولكن لا تزال ترغب في استخدام الأجزاء المطبوعة التي استخدمت في المادة الفيديو ندرج التصاميم في شكل STL كذلك :
- تحميل الملف : DriveBase.stl الذي يحتوي على نموذج لقاعدة محرك
- تحميل الملف : MicroDriveMold.stl الذي يحتوي على نموذج للمحرك الصغير العفن
- تحميل الملف : ProtectionCap.stl الذي يحتوي على نموذج للقبعة واقية للمخروط
- تحميل الملف : ProtectionCone.stl الذي يحتوي على نموذج واقية من مخروط
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
هذا البروتوكول توضح الملامح العامة لعملية بناء الدقيقة محرك الأقراص. وقد تم تعديله بنجاح لإنتاج مصفوفات الأقراص مع تسجيل أهداف متعددة أو أصغر صفائف للتسجيلات في الفئران. بالإضافة إلى تسجيل من الحصين ، العديد من الباحثين استخدام هذه الأقراص لاستهداف البنى القشرية وشبه القشرية. قد تكون هناك حاجة لاستخدام مسامير أطول من أجل تسجيل من الهياكل أعمق في الدماغ. مع تعديلات واسعة النطاق لقاعدة محرك الأقراص بمحركات أقراص تستعمل في بلدي بدلا من تلك التي تحولت يدويا ، مما يسمح للمزيد من الدقة ، والتكيف tetrode البعيد (ياماموتو ويلسون ، 2008). وقد استخدمت مخصصة قنية دليل ترتيبات ثابتة في مكان قنية الرئيسية التعميم لتحقيق السيطرة على توزيع المكاني للtetrodes في القشرة والحصين.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Acknowledgments
نود أن نعترف لينوس دال الشمس وJeenah يونغ ، الذي نشأ على استخدام الحاسوب وتصميم ، 3 - D محركات المطبوعة في مختبرنا للتسجيل من الفئران. بالإضافة إلى ذلك ، نود أن نعترف جميعا مختبر ويلسون في الماضي والحاضر الأعضاء لمساهماتها في الدقيقة محرك الأقراص وtetrode التطوير التكنولوجي في المختبر.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 3D-printed plastic parts | Material | American Precision Prototyping (www.approto.com) | |
| stainless steel tubing | Material | Small Parts (www.smallparts.com) | |
| Dental cement powder | Material | A-M Systems (www.a-msystems.com) | 525000 |
| Dental cement solvent | Material | A-M Systems | 526000 |
| Electrode interface board | Material | Neuralynx (www.neuralynx.com) | EIB-81 |
| micro-drive screws | Material | Advanced Machining and Tooling (www.amtmfg.com) | |
| ’Tap-Ease’ tapping lubricant | Tool | AGS Company | TA-2 |
| Polyimide tubing | Material | IWG High Performance Conductors (www.iwghpc.com) | |
| Cordless drill/driver | Tool | DeWalt (www.dewalt.com) | DC750KA |
| Variable-Speed Rotary Tool Kit with Flex-Shaft | Tool | Dremel (www.dremel.com) | 3956-02 |
| Razor blades | Tool | VWR (www.vwr.com) | 55411-050 |
| Watch glass | Tool | VWR | 66112-107 |
| Tap for custom screws | Tool | Balax | 01302 |
| Taps | Tool | Small Parts | HSBT-0172, HSBT-0080 |
| Pin vise | Tool | Vargus | 3SHC1--I |
| Drill bits | Tool | Small Parts | |
| Benchtop vise | Tool | Panavise | 301 |
| No.2 Dumont forceps | Tool | Stoelting (www.stoeltingco.com) | 52100-27 |
| 5-minute epoxy | Tool | Allied Electronics (www.alliedelec.com) | |
| Accu-Tek Carbofib Tip Tweezers | Tool | Aven (www.aveninc.com) | 18768 (Pattern 304) |
| Micro Dissecting Scissors | Tool | Biomedical Research Instruments (www.biomedinstr.com) | 25-1000 |
| Xcelite 378M Pliers | Tool | Newark | 96F8903 |
| mini pin vise | Tool | MSC Industrial Supply (www.mscdirect.com) | 00920314 |
References
- Yamamoto, J., Wilson, M. A. Large-scale chronically implantable precision motorized microdrive array for freely behaving animals. J. Neurophysiol. 100 (4), 2430-2440 (2008).
