Summary
이 프로토콜에서는 쥐에서 만성 electrophysiological 레코딩을위한 마이크로 드라이브 배열을 조작하는 방법을 보여줍니다.
Abstract
뉴런의 큰 인구의 만성적인 기록은 깨어있는 행동 쥐가에의 연결 회로의 기능을 연구를위한 중요한 기술이다. tetrodes의 고밀도 어레이를 들고 경량 녹화 장치는 각각의 뉴런의 수백 수만의 활동의 동시 모니터링 수 있습니다. 여기 이십일 독립적으로 움직일 수있는 마이크로 드라이브와 마이크로 드라이브 배열의 제조를위한 프로토콜을 설명합니다. 이 장치는 우리가 실험실에서 hippocampal과 대뇌 피질의 뉴런에서 기록을 성공적으로 사용되었습니다. 우리는 설계 정의, 마이크로 드라이브를 개최합니다 3 - D 인쇄된 플라스틱베이스를 준비하는 방법을 보여줍니다. 우리는 각각의 마이크로 드라이브를 구성하는 방법과 전체 마이크로 드라이브 어레이를 조립하는 방법을 보여줍니다. 드라이브 배열과 골드 도금으로 tetrodes의 로딩과 같은 tetrodes의 제조와 같은 외과 이식의 드라이브 배열,의 더 준비는 후속 동영상을 문서에 덮여 있습니다.
Protocol
- 마이크로 드라이브 배열 개요
전체 마이크로 드라이브 배열은 여러 가지 주요 구성 요소 (그림 1)으로 구성되어 있습니다 :- 21 독립적으로 움직일 수있는 마이크로 드라이브를 보유하고 플라스틱베이스를 설계 컴퓨터.
- 고정 tetrode 가이드 튜브의 집합이 수집하는 자료의 맨 아래에있는 정맥.
- 각 한 tetrode 들고 그 21 마이크로 드라이브는 개별적으로 나사를 사용하여 구동하실 수 있습니다.
- tetrodes 및 사전 증폭기 사이의 상호에 대한 전극 인터페이스 보드.
- 보호 콘 (그림에 표시되지 않습니다. 1)
- 완전 조립 마이크로 드라이브 배열에서 플라스틱베이스는 마이크로 드라이브를 보유하고 있습니다. 각 마이크로 드라이브는 단일 tetrode을 수행합니다. tetrode는 전기 마이크로 드라이브 배열의 상단에있는 전극 인터페이스 보드에 연결하고, 마이크로 드라이브 배열의 맨 아래에있는 뇌쪽으로 출구 정지 가이드 튜브를 통하여 전달됩니다. 각 마이크로 드라이브 진보 또는 retracts tetrode에있는 나사를 돌려.
- 플라스틱베이스의 설계
우리는 3 차원 CAD 소프트웨어 패키지 (SolidWorks)에 마이크로 드라이브 어셈블리의 기본을 디자인합니다. 이 자체 설계 프로세스의 장점은 빠른 회전율과 디자인의 유연성이다. 윌슨 연구실에서는 각 실험의 구체적인 요구에 방향을 맞추고있다이 부분은 많은 변종을 설계했습니다. 그것이 stereolithography를 사용하여 레이저 치료할 수있는 액체 수지의 인쇄 위치를 3 - D 모델 파일은 서비스 관리국에 전송됩니다. 처리 시간은 거의 2로 일입니다. 그 결과 부분은 가볍고, 재사용하고, 스레드를 개최 가공 수 있습니다. 이 프로토콜에서는 21 마이크로 드라이브를 가지고 하나의 기록 사이트와 함께 설계된 드라이브 기반을 사용합니다. SolidWorks 디자인 파일은 요청에 따라 사용할 수 있습니다. - 플라스틱베이스의 준비
플라스틱베이스는 전극 인터페이스 보드 및 보호 원추형을 첨부하기 위해 마이크로 드라이브와 나사를 수용할 수 있도록 처리됩니다. 그것은 안정 플라스틱베이스에 구멍을 원활하게 인쇄하는 것은 불가능합니다, 그래서 우리가 드릴로 그들을 확장한 다음, 소형 구멍을 디자인합니다. 신중하게 매우 낮은 속도로 천공하기 전에 기존 구멍의 축선과 드릴 비트를 맞춥니다. 변속 / 토크 핸드 드릴이 작업을 위해 잘 작동합니다.- # 61 비트를 사용하여 마이크로 드라이브 나사 (외륜)에 대한 21 파일럿 구멍을 드릴.
- # 65 비트를 사용하여 마이크로 드라이브 지원 튜브 (내부 링)에 대한 21 개의 구멍을 뚫어라.
- 1.55 mm 비트를 사용하여 전극 인터페이스 보드 및 보호 콘을 첨부하는 데 사용됩니다 구멍을 드릴.
- 그것은 플라스틱베이스로 플러시되도록 족집게 한 켤레 또는 펜치를 사용하여 구멍의 내부 고리의 각으로 슬리브 (5mm 길이 20가 얇은 벽 스테인리스 튜브)를 맞게 누르십시오. 소매는 마이크로 드라이브 지원 튜브의 부드러운 움직임을 보장합니다.
다음, 나사를 개최합니다 모든 구멍이 도청됩니다. 인쇄 플라스틱에서 전형적인 스레드 절삭 도청보다 내구성이 스레드의 스레드 - 성형 도청 결과. 수돗물이 스타일은 큰 파일럿 구멍이 필요합니다. 도청 장치를 저장할 휴대용 핀 바이스를 사용하여 : - 사용중인 나사 크기 (M1.2x0.25)과 건조 윤활제 일치하는 수돗물을 사용하여 마이크로 드라이브 나사를위한 구멍을 누릅니다. 조종사 구멍과 탭을 정렬하기 위해, 그 옆에있는 슬리브로 23 가역 튜브의 길이를 삽입합니다.
- 우리의 플라스틱베이스 디자인은 초기 스레드가 스레드 프로세스 중에 손상되지 않도록하기 위해 각 마이크로 드라이브 나사 구멍에 탭 시작을 갖추고 있습니다. 모든 구멍이 스레드 후, 이러한 탭 선발 쉽게 면도날을 사용하여에서 찍은 수 있습니다.
- 전극 인터페이스 보드와 1-72 탭을 사용하여 보호 원추 위해 나사를 개최합니다 구멍을 누릅니다.
- 전극 가이드 튜브의 삽입
- 모든 정지 전극 가이드 튜브를 보유하고있는 정맥을 만들려면, 13 GA 스테인레스 스틸 튜브의 1.5cm 길이의 조각을 잘라 치과 아크릴로 접착력을 향상시키기 위해 dremel 숫돌로 표면을 거칠게.
- 플라스틱베이스의 하단에있는 구멍에이 정맥을 삽입, 그건 드라이브의 수직 축을로 공동 선형임을 확인하고 치과 아크릴이나 에폭시로 고정하십시오. 외과 이식을 촉진하기 위해 노출 정맥의 5~7밀리미터 둡니다.
- 6cm의 길이로 면도날 21 고정 전극 가이드 튜브를 (: 0.0071 "0.0116, 외경"유연한는 튜브, 내부 직경 polyimide) 잘라요.
- 드라이브 기반과 하단에있는 컬렉터 정맥을 통해 모든 방식의 상단에있는 소매로 한 번에 가이드 튜브를 공급. 필요한 경우 시각 단점을 보완하거나, 지나친 굽힘 및 교체 튜브를 확인한다. 삽입 및 tetrode 가이드 튜브의 평행 정렬을 촉진하기 위하여, 하나는 처음에 21 가이드 튜브의 전체 묶음을 먹이로 시작할 수 있습니다아래에서 컬렉터의 정맥. 그런 다음 한 번에 하나는 번들에서 가이드 튜브를 제거하고 그것이 번들에 남아있는 구멍을 통해 플라스틱베이스의 상단에서 공급.
- 그들은 플라스틱베이스의 상단에서 불과 1~2mm을 확장할 때까지 가이드 튜브를 밀어. 그들이 가이드 튜브의 끝 부분에까지 모든 접착제 흐름을하도록하지 않도록주의하고, 컬렉터 정맥을 종료로 튜브에 얇은 cyanoacrylate 접착제의 작은 금액을 적용합니다.
- 컬렉터 정맥의 하단에 가이드 튜브의 묶음에서 초과 잘라하기 위해 새로운 면도날을 사용합니다.
- 마이크로 드라이브의 제조
각 마이크로 드라이브는 맞춤 가공 나사와 중공 지원 튜브 (그림 2)로 구성되어 있습니다. 나사 및 지원 관은 나사가 (그림 2B) 자유롭게 회전 떠나 함께 같은 나사에 입술이 아크릴에 포함된 것을 첨부합니다. 나사는 플라스틱베이스에 나사이며, 지원 튜브는 다음이 수행하는 tetrode를 추진하거나 retracting, 나사가 설정된 경우 아래 주도 또는 있습니다. 행동 동물에 대한 조정의 용이성을 위해, 나사의 머리가 반 실린더 모양이다. 이 나사에 대한 사용자 지정 드라이버를 확인하십시오 :- 15 GA 스테인레스 스틸 튜브의 5cm 컷.
- 사용자 정의 나사 중 하나를 가지고 튀어나온 입술을 분쇄.
- 나사의 맨 위에는 튜브의 끝 부분과 물을 때까지 튜브에 나사를 삽입합니다.
- 나사는 정맥에 상대적으로 회전할 수 없도록 잠금 펜치로 반복 나사 스레드 주변의 튜빙을 크러시.
- 사용자 정의 스크류 드라이버를 잡아 핀 바이스를 사용하십시오.
조작하려면 우리는 작은 우물 (3mm X 5mm, 2mm 깊이)와 3 - D 인쇄된 플라스틱 금형을 사용하여 마이크로 드라이브. 각 잘 지원 튜브 및 나사 위해 2mm 간격 간격 하단의 표면에있는 두 구멍을 가지고 있습니다. 또한, 금형은 잘하고 구멍을 만들어 드릴 프레스를 사용하여, Delrin 같은 엔지니어링 플라스틱으로 조작하실 수 있습니다. - 23 GA 바늘을 사용하고 위의, 플라스틱베이스에 대한 설명 나사를위한 구멍을 감청 지원 정맥을위한 구멍을 삭제하여 금형을 준비합니다.
- 독보적인 윤활제 또는 금형에서 치료 치과 아크릴의 릴리스 수 있도록 석유 젤리의 박막으로 잘의 내부 선 ...
- 나사에 독보적인 윤활제를 적용하고 스레드가 방금 잘 하단의 아래까지 사용자 정의 만든 드라이버를 사용하여 금형에 삽입.
- 치과 아크릴의 접착을 향상시키기 위해 숫돌과 14mm 길이의 지원 튜브의 상단 2-3mm (23 GA 스테인레스 스틸 튜브)를 거칠게. 정맥의 맨 위에는 중간 잘 상단과 나사의 상단 사이까지 금형에 삽입합니다.
- 물론 치과에 아크릴 하거라. Agitating 운동은 치과 아크릴은 나사 및 지원 튜브 주위의 모든 공간에 흐르는 것을 보장하기 위해 사용됩니다. 작은 바늘로하는 기포를 제거합니다.
- 치과 아크릴 완전히 완치 때까지 기다려 (15-30분) 그리고 카운터 클럭 와이즈 나사를 회전하여 금형에서 마이크로 드라이브를 제거하십시오.
- 마이크로 드라이브의 품질 검사를하는 것이 중요합니다. 일반적으로 너무 두꺼운하거나 너무 얇은되었습니다 치과 아크릴로 인해 발생하는 균열 및 / 또는 공기 방울에 대한 치료 치과 아크릴을 검사합니다. 또한, 나사 및 지원 튜브가 서로 평행하며 나사가 원활하게 전환되었는지 확인합니다. 나사 이러한 기준을 충족시키지 못하는 마이크로 드라이브 지원 튜브는 치과 아크릴과 재생에서 무료로 금이 수 있습니다.
- 당신이 21 마이크로 드라이브를 때까지 반복 5.11 통해 5.6 단계를 반복합니다.
- 마이크로 드라이브 배열의 최종 조립
- 플라스틱 드라이브 기반으로 각각의 마이크로 드라이브를 낮춥니다. 각 마이크로 드라이브 지원 튜브는 슬리브 내부와 고정 가이드 튜브를 통해 모두 원활하게 이동해야합니다. 마이크로 드라이브가 저하되고 있기 때문입니다 가이드 튜브가 버클하지 않도록 확인하십시오.
- 마이크로 드라이브 완전히 인하로, 장소에 전극 가이드 튜브를 해결하기 위해 드라이브 기반의 내부에 치과 아크릴의 얇은 레이어를 추가합니다.
- 끝까지 치과 아크릴을 추가하기 전에 마이크로 드라이브를 낮은 오류가 마이크로 드라이브 운동의 소매와 방해 최대 아크릴의 모든 방법을 위킹 발생됩니다.
- 마이크로 드라이브 1-21 레이블을.
- 거꾸로 드라이브 배열을 돌려 가이드 튜브의 번들의 사진을 찍을. 이 사진은 각각의 마이크로 드라이브에 대응하는 가이드 튜브의 위치를지도하는 데 사용됩니다.
- 몇 mm의 모든 마이크로 드라이브를 올립니다.
- 이 드라이브 기반의 하단에서 각 가이드 튜브로 캐리어 튜브 (0.005 ") polyimide 넣습니다. 캐리어 튜브는 사진에 완전히 낮춘 마이크로 드라이브와와 기록의 맨 1~2mm를 확장하자의 신원 대응 마이크로 드라이브.
- 접착제5 분 에폭시 또는 cyanoacrylate 접착제를 사용하여 마이크로 드라이브 지원 튜브에 캐리어 튜브. 접착제 또는 얇았지만 에폭시가 지원 정맥을 흐름과 무료 마이크로 드라이브의 움직임이나, 더 방해가됩니다, 가이드 정맥에 수정. 이런 경우, 특정 마이크로 드라이브 유닛은 사용할 수 없습니다.
- 완전 모두 마이크로 드라이브를 낮추십시오. 신선한 면도날을 사용하여 컬렉터 정맥의 하단에 플러시에서 모든 캐리어 튜브 컷.
- 마지막으로, 두 개의 나사 (1-72, 길이 : 3 / 16 "크기)를 사용하여 드라이브베이스에 Neuralynx 전극 인터페이스 보드를 탑재합니다.
이 시점에서 드라이브 배열 tetrodes 함께 읽어 준비가되어 있습니다. 마이크로 드라이브로 그들을로드하는 방법을 tetrodes의 제조, 및 외과 이식의 드라이브 배열을 준비하는가 후속 동영상 기사의 주제입니다.
그림 1. 끝난 마이크로 드라이브 배열의 모델입니다. 마이크로 드라이브 어레이는 여러 주요 부품으로 구성되어 있습니다 :; tetrodes은 두뇌를 입력하는 컬렉터 정맥, 플라스틱 드라이브 기지 21 마이크로 드라이브 각 드라이브 하나 tetrode, 프리 앰프에 연결하는 전극 인터페이스 보드.
그림 2. 사용자 정의 마이크로 드라이브 나사. 사용자 정의 나사 설계 A. 기술 도면. 스크류 나사 부분 (M1.2x0.25, 1.2 mm 직경, 0.25 mm / 설정)이 있습니다. 우리의 사용자 정의 만들어진 스크류 드라이버와 입술과 부드러운 부분을 (세부 사항 참조) 일치하는 반 실린더 헤드를 B. 모델 전체 마이크로 드라이브. 지원 튜브 및 사용자 정의 스크류는 치과 시멘트로 연결됩니다. 나사의 입술은 치과 시멘트에 포함된 및 지원 튜브를 운전 또는 아래로 동안 무료로 회전을 허용합니다.
추가 파일
우리는 인쇄 드라이브 기지 보호 원추와 SolidWorks 2008 3D CAD 소프트웨어의 마이크로 드라이브의 건설을위한 금형을 설계 :
- : 파일 다운로드 DriveBase.sldprt 드라이브 기반과 보호 콘과 모자의 모델을 포함하고 있습니다.
- 파일을 다운로드 : MicroDriveMold.sldprt 마이크로 드라이브 곰팡이의 모델을 포함
3D 인쇄 서비스 지국 직접 네이티브 Solidworks 파일을 처리할 수 있지만, 오히려 stereolithography CAD 형식 (STL)의 디자인 파일이 필요 없습니다. Solidworks 소프트웨어에 액세스할 수 없지만, 여전히 동영상 문서에서 사용되는 인쇄 부분을 사용하고자하는 사람들에게 우리는뿐만 아니라 STL 형식으로 디자인을 포함 :
- : 파일 다운로드 DriveBase.stl 드라이브 기반의 모델을 포함
- : 파일 다운로드 MicroDriveMold.stl 마이크로 드라이브 곰팡이의 모델을 포함
- : 파일 다운로드 ProtectionCap.stl 보호 콘에 대한 캡 모델을 포함
- : 파일 다운로드 ProtectionCone.stl 보호 원추형의 모델을 포함
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Discussion
이 프로토콜은 마이크로 드라이브 건물 과정의 일반적인 기능에 대해 설명합니다. 그것은 성공적으로 여러 기록 타겟이나 마우스에서 레코딩을위한 작은 배열 드라이브 배열을 생산하도록 수정되었습니다. 해마에서 녹음 이외에도, 많은 연구자들은 대뇌 피질과 대뇌 피질의 하위 구조를 대상으로 이러한 드라이브를 사용합니다. 긴 나사의 사용은 깊은 뇌 구조에서 기록하기 위해 필요할 수 있습니다. 드라이브베이스에 광범위한 수정과 함께, 전동 더 정확한 원격 tetrode 조정 (야마모토 윌슨, 2008) 수 있도록, 우리가 수동으로 설정되어 것들 대신에 사용할 수시킵니다. 사용자 정의 고정 가이드 정맥 준비는 피질과 해마에서 tetrodes의 배포를 통해 공간적 제어를 달성하기 위해 원형 주요 정맥 대신에 사용되었습니다.
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Acknowledgments
우리는 생쥐에서 녹화를 위해 우리가 실험실에서 컴퓨터로 설계한 3 차원 인쇄 드라이브의 사용을 기원 리누스 D. Sun과 Jeenah 정을 인정하고 싶습니다. 또한, 마이크로 드라이브와 연구실에 tetrode 기술 개발에 자신의 공헌에 대한 모든 과거와 현재 윌슨 연구소 회원을 인정하고 싶습니다.
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).
