Summary
אנו מציגים שיטה זולה לתכנן ולבנות מערכת אור טרום מגבר headstage עם הקלטה עצביים בו זמנית יכולת גירוי. מכשיר זה יכול להיות אטום למים לשימוש בחיות שחייה.
Abstract
Preamplifiers Headstage וחסידיו מקור משמשים בדרך כלל כדי לחקור פעילות עצבית התנהגותיים ניסויים הנוירופיזיולוגיה. מוצרים מסחריים זמינים יקרים לעתים קרובות, לא אישית בקלות, ולא הצוללת. כאן אנו מתארים שיטה לתכנן ולבנות headstage אישית, מעגל משולב עבור הקלטה 4 ערוצים בו זמנית עצביים 2 ערוצים סימולציה, חיות ער מתנהג. Headstage נועד באמצעות חינם, זמין מסחרית מסוג CAD חבילת עיצוב, ניתן לשנות בקלות כדי להתאים בקני מידה שונים (למשל, להוסיף ערוצים). הלוח מותאם אישית מעגלים מודפסים נבנה באמצעות משטח הר נגדים, קבלים ומגברים מבצעית כדי לבנות את האחדות לזכות מקור במעגל חסיד. Headstage נעשית במים הוכחה עם שילוב של אפוקסי, parafilm ואת מרק גומי סינתטי. השתמשנו בהצלחה את המכשיר להקליט פוטנציאלים בתחום מקומיים לגרות אזורי מוח שונים בו זמנית דרך ערוצים עצמאיים בחולדות שחייה במבוך מים. העלות הכוללת היא <$ 30/unit והוא יכול להיות מיוצר בקלות.
Protocol
1. Headstage עיצוב סקירת ייצור
הושלמה מראש מגבר מערכת headstage כוללת את הרכיבים הבאים:
- המחשב תוכנן המעגלים המשולבים עם ארבעה ערוצי הקלטה בשני ערוצים של גירוי.
- אלקטרודות להעביר את הקלטות וערוצי גירוי למחברים המתאימים על הבמה חיות את הראש.
- כבל לקשור ממשק המעביר את ההקלטה ערוצי גירוי מחלף להחליק-טבעת.
- שתי צורות של איטום על הבמה את הראש על מעגל משולב.
2. העיצוב והפריסה של Headstage
עיצבנו המעגלים המודפסים משולב עם 4 חסידיו המקור 2 לעבור דרך ערוצי גירוי באמצעות תוכנה זמינה באופן מסחרי CAD החבילה (www.expresspcb.com). אחת headstage נועד, ואת תבנית העיצוב רעפים על פני גיליון גדול יותר של המעגלים לספק headstages רבים בעלות נמוכה יותר. קובץ CAD מועבר אל לוח מעגל מודפס (PCB) שירות ייצור שבו דו צדדי, שני לוחות שכבת מודפסים באמצעות שכבות נחושת העליון והתחתון עם כל החורים מצופה דרך. השימוש לוחות פח / להוביל עקבות הלחמה מצופה כריות המתאימות לרבד תקן FR-4 בתעשייה. PCB ניתן להזמין ונשלח ביום העסקים הבא. Headstages הפרט נחתכות מן סדין גדול PCB רעפים רכיבים אלקטרוניים המחוברים עם הלחמה. פריסת דוגמה headstage השתמשו בפרוטוקול זה מוצג (איור 1). נא עיין באתר היצרן לקבלת הנחיות וטיפים מפורט על עיצוב PCB.
3. הכנה הלחמה של רכיבים אלקטרוניים
כל הרכיבים האלקטרוניים המשמשים פרוטוקול זה סוג של הר Surface (SMD) ההתקנים. טביעת רגל של כל סוג המכשיר (הנגד קבלים וכו ') נבחר כדי למזער את שטח מבוזבז על headstage, אבל רכיבים SMD גדול ניתן להשתמש אם יש צורך.
- סידור הרכיבים על המעגל ולהכינם הלחמה.
- מניחים כמות קטנה של הלחמה על משטח פח / להוביל את להיות מולחמים ולהביא את קצה לסגור את מלחם כדי להמיס לדבוק לרתך לרפד את.
- הלחם את הקבלים הראשון, נגדים הבא, ואז מגברים אופרטיביים.
- Op-amps יכול להיהרס על ידי חימום. השתמשנו אקדח חום משתנה הלחמה ואת החום הנמוכה ביותר הדרושה כדי להמיס את ההלחמה. מזער את זמן החימום המשמש לייצור משותף לרתך טוב. מצאנו את זה נוח כדי ליצור מאגר קטן של הלחמה שזורם לתוך כרית הרגל על ידי יישום לרתך יחד את עקבות תקשורת או חשמל.
- בדוק כי ההתנגדות על פני נגדים שלך עומד הערך הצפוי באמצעות ohmmeter.
- בדוק כל פנקס הדוק על מנת להבטיח כי לרתך לא מתחבר או גישור פדים סמוכים. אם יש גשר חום הלחמה ו להמיס את הלחמה ולהשתמש פינצטה כדי לשבור את הגשר.
4. העצרת המצאה של ממשקים שתל ו לקשור
- הכנס צינורות 23 Ga המזרק לתוך אחת היציאות בשימוש של ABS 9pin שקע על התמיכה מכני.
- גזור six 1 ס"מ באורך חתיכות של חוט מגנטיים מבודדים לחיבור סיכות amphenol נקבה לשקע ABS.
- הלחם את סיכות הנשי לחוט מגנטי באמצעות כמות קטנה של לרתך ב פינים כל אחד, על ידי חימום סיכה מקצה.
- סוף הלחמה השני של כל חוט מגנטי לתוך ארובות ABS.
- מקם את זכר - נקבה סיכות MillMax על כריות בצד לקשור של headstage, וסוחטים את הסיכות על PCB כדי להבטיח התאמה הלחץ. ואז, לרתך כל סיכה לרפד כל הסדר.
- מקם את האום על הטבעת המחבר השתל העצבי ולדחוף את כל סיכות הנקבה לתוך החריצים הרצוי על בסיס פלסטיק.
- החל דבק אקרילי (דבק בדבק מגע) לחלק העליון של מחבר שקע ABS ומאובטח אותו לבסיס של headstage. דבק צינור 23Ga לצד לקשור של headstage לתמיכה.
5. איטום Headstage
- כדי headstage עמיד למים, לשים בארגז מעגל משולב כולו וכל משטחי מתכת חשוף עם אפוקסי 5 דקות. אפשר 5-10 דקות לייבוש ראשוני, 60 דקות לייבוש קבוע.
- Tack מרק פוסטר צריך להיות מיושם על פני השטח את 9 פינים ABS שקע סביב סיכות הנשי בולטות מסוף בעלי חיים.
- עבור איטום מקסימאלית, שקע תקע ABS ABS צריך להיות הזדווגו ואת אגוז יש להדק את הטבעת. רצועה קטנה של parafilm צריך להיות סביב ממשק כדי למנוע ממים פנייה מחברים פינים.
סודות להצלחה
- כאשר הלחמה מגבר מבצעית, לא לחמם יותר מדי את החבילה פלסטיק. אם ישהיא בוערת ההיתוך גלוי או, להסיר את מאמרי המגבר ולהחליף אותו. יישום חום רב מדי עלול לגרום נזק המגבר אופ ללא ההיתוך גלוי. בדיקת כל ערוץ עם גנרטור לתפקד לאחר הלחמה.
- ודא שאין קשרים תועה או גשרים הלחמה על headstage. הפתיל הלחמה ניתן להשתמש כדי להסיר רכיבים או תועה לרתך.
6. נציג תוצאות
הקלטה טובה יעברו אות מקור קלט ללא חיתוך פנימה והחוצה במהלך התנועה. כדי לבדוק את headstage, המשתמש צריך להשתמש במחולל לתפקד כקלט להצמיד כל הקלטה להעריך את גל בקצהו מקס מיל פלט הכותרת. פיזית להעביר את headstage לא צריך להשפיע על צורת גל מוקלט.
באיור 1. (א) סכמטי לאור השכבה העליונה של המעגלים המודפסים (PCB). קווים אדומים מצביעים על עקבות נחושת. קווי זהב עולה שכבת משי אופציונלי עבור המיקום של חלקים אלקטרוניים. המוצגים הם מיקום מגבר מבצעית (מרכזי צהוב מרובע), נגדים (ריבועים צהובים קטנים) וקבלים (הריבועים הצהובים הקטנים). (ב) להציג סכמטי של השכבה התחתונה של מעגלים מודפסים. הקווים ירוק עולה עקבות נחושת. שטח גדול מלא ירוק מייצג צלחת הקרקע. קובץ מודל של סכמטית זו ניתנת להורדה.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
מבוך המים מבוסס משימות התנהגותיות לספק כלים יעילים כדי לבחון את היכולות הקוגנטיביות של החיות וייצוגים בזמן אמת 1. השימוש קל עלות preamplifiers headstage יעיל הוא קריטי במיוחד התנהגות יישומים הנוירופיזיולוגיה לערב את מבוך המים. מכיוון מנוס מים קרים מספק מוטיבציה פנימית עבור חיות משימות אלה, התנהגותם ניתן לבדוק במחקרים חוזרים ונשנים ללא הקשיים המניעים חיות על מבוכים יבש. עלות נמוכה headstage מגבר קדם המכשיר המתואר כאן יאפשר למדענים לבחון השערות של תפקוד עצבי במשימות מים ללא חשש של נזק לציוד יקר.
פרוטוקול זה נועד לשמש נקודת מוצא headstage עיצוב מותאם אישית. סכמטית בתנאי ניתנת להתאמה בקלות לכלול הקלטה או יותר ערוצי גירוי, וניתן לשנותם על פי הרצונות של הנסיין. בפרט, על ידי שילוב מסחרי מחבר setups סיכה, אפשר לבנות headstages שיכולים להזדווג עם לוחות ממשק זמין מסחרית אלקטרודה. למרות הדוגמה הניתנים בפרוטוקול זה מספק להשיג אחדות המקור הבא על כל ערוץ, הקורא המתעניין יכול להתאים זה הגברה על ידי שינוי התצורה של נגדים וקבלים (ראה 2 לסקירה מפורטת של מערכות נתונים הרכישה).
למרות טכניקות הקשורות השתלת אלקטרודה ומיצוב הם מעבר להיקף של מאמר זה, השתמשנו ההתקנה הבאים להקליט אלקטרודות עומק קבועים (Shirvalkar et al. בעיתונות, 2010). פרטים נוספים על איך לבנות שתל אלקטרודות מטלטלין הקלטה כרוניות ניתן למצוא כאן: 3.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
אין ניגודי אינטרסים הכריז.
Acknowledgments
ברצוננו להודות Riceberg ג'סטין לקבלת סיוע טכני בבדיקה של headstage. עבודה זו נתמכה בחלקה על ידי המכונים הלאומיים לבריאות מענקים MH65658, MH073689, ו-F30 AG034003 01A1, ועל הר סיני הספר לרפואה.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Custom designed Integrated Circuit Board | ExpressPCB.com | Custom | 2 layer double sided PCB |
| Surface mount Resistors | Mouser Electronics | RK73B1JTTDD156J | 1/10 W, 15 M Ohm 0603, Thick film |
| SMD Capacitors | Newark Inc | 0402YD104KAT2A | 0.1 uF (0402) |
| SMD Operational Amplifier (quad FET) | Mouser Electronics | 595-TLC2274AIPW | Quad FET - low noise |
| 9 pin ABS socket | Ginder Scientific | GS09SKT-220 | For animal connection |
| 9-pin ABS Plug | Ginder Scientific | GS09PLG-220 | To be implanted in animal |
| Black Delrin Ring Nut | Ginder Scientific | GS09BDN-220 | |
| Black Delrin Cap Nut | Ginder Scientific | GS09BDC-220 | For protecting animal’s implant |
| Amphenol pins (male) | Ginder Scientific | 220-P02 | |
| Amphenol pins (female) | Ginder Scientific | 220-S02 | |
| 5-minute epoxy | Devcon Inc. | S-208 / 20845 | |
| Poster Tack Putty | Elmer’s | 026000015318 | |
| Rosin Core Solder | Radio Shack | 64-009 | |
| Soldering Iron | Weller | Pyropen WSTA6 | (adjustable heat) |
| Metal tweezers | Fine Science Tools | Size 5 | |
| Parafilm sheets | American National Can | Parafilm 4" x 250’ | |
| Magnet wire | Belden | 8052 | Enamel Coated |
| Ammeter/ Multimeter | Fluke Biomedical | 77 Multimeter | |
| Millmax Double Row Headers | Mill-Max | 575 - 002101 | 0.05" |
| Solder Wick | Chemtronics | 7-10L | 0.75 in. |
References
- Morris, R. G., Garrud, P., Rawlins, J. N., O'Keefe, J. Place navigation impaired in rats with hippocampal lesions. Nature. 297, 681-683 (1982).
- 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).
- 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).
- 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).
