Summary
हम एक कम लागत वाली विधि के लिए डिजाइन और एक साथ तंत्रिका रिकॉर्डिंग और उत्तेजना क्षमता के साथ एक प्रकाश headstage पूर्व एम्पलीफायर प्रणाली का निर्माण वर्तमान. इस डिवाइस स्विमिंग पशुओं में उपयोग के लिए waterproofed किया जा सकता है.
Abstract
Headstage preamplifiers और स्रोत अनुयायियों सामान्यतः व्यवहार Neurophysiology प्रयोगों में तंत्रिका गतिविधि का अध्ययन किया जाता है. उपलब्ध वाणिज्यिक उत्पादों अक्सर महंगी, आसानी से अनुकूलित नहीं है, और नहीं पनडुब्बी हैं. यहाँ हम एक विधि के लिए डिजाइन और एक साथ 4 चैनल तंत्रिका रिकॉर्डिंग और जाग, बर्ताव पशुओं में 2 चैनल अनुकार के लिए एक स्वनिर्धारित, एकीकृत परिपथ headstage बनाने का वर्णन. headstage एक मुक्त, व्यावसायिक रूप से उपलब्ध डिजाइन सीएडी प्रकार पैकेज का उपयोग करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, और आसानी से संशोधित किया जा सकता है अलग तराजू (जैसे चैनलों को जोड़ने के लिए) को समायोजित. एक अनुकूलित मुद्रित सर्किट बोर्ड माउंट सतह प्रतिरोधों, capacitors और परिचालन एम्पलीफायरों का उपयोग करने के लिए एकता लाभ स्रोत अनुयायी सर्किट का निर्माण करने के लिए बनाया गया है. headstage epoxy, parafilm और सिंथेटिक रबर पोटीन का एक संयोजन के साथ पानी के सबूत दिया है. हम सफलतापूर्वक इस डिवाइस का इस्तेमाल किया है करने के लिए स्थानीय क्षेत्र क्षमता रिकॉर्ड और एक पानी भूलभुलैया में तैराकी चूहों में स्वतंत्र चैनल के जरिए एक साथ अलग मस्तिष्क क्षेत्रों को प्रोत्साहित. कुल लागत <30/unit डॉलर और आसानी से निर्मित किया जा सकता है.
Protocol
1. Headstage डिजाइन और निर्माण अवलोकन
एक पूरा headstage पूर्व एम्पलीफायर प्रणाली निम्नलिखित घटकों के होते हैं:
- एक कंप्यूटर रिकॉर्डिंग के चार चैनलों और उत्तेजना के दो चैनलों के साथ एकीकृत परिपथ बोर्ड बनाया गया है.
- इलेक्ट्रोड है कि जानवरों सिर मंच पर उचित connectors के लिए रिकॉर्डिंग और उत्तेजना चैनल रिले.
- एक पगहा केबल और इंटरफ़ेस है कि रिले रिकॉर्डिंग और एक पर्ची अंगूठी कम्यूटेटर उत्तेजना चैनल.
- सिर मंच पर और एकीकृत परिपथ पर waterproofing के दो रूपों.
2. और Headstage के डिजाइन और लेआउट
हम 4 स्रोत और उत्तेजना का उपयोग कर एक व्यावसायिक रूप से उपलब्ध सॉफ्टवेयर सीएडी पैकेज (www.expresspcb.com) चैनलों के माध्यम से 2 से गुजारें अनुयायियों के साथ एक मुद्रित एकीकृत परिपथ बोर्ड बनाया गया है. एक headstage डिजाइन, और डिजाइन पैटर्न सर्किट बोर्ड के एक बड़े पत्रक के लिए एक कम कीमत पर कई headstages प्रदान भर में टाइलों है. सीएडी फ़ाइल मुद्रित सर्किट बोर्ड (पीसीबी) विनिर्माण सेवा जहां दो तरफा, दो परत बोर्डों मुद्रित कर रहे हैं सभी के माध्यम से मढ़वाया छेद के साथ ऊपर और नीचे परतों तांबे का उपयोग करने के लिए फैलता है. बोर्डों टिन का उपयोग करें / मिलाप मढ़वाया निशान और पैड कि उद्योग मानक टुकड़े टुकड़े fr-4 के अनुरूप नेतृत्व. पीसीबी और आदेश दिया जा सकता है अगले दिन के कारोबार भेज दिया है. व्यक्तिगत headstages बड़े टाइलों पीसीबी शीट से काट रहे हैं और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों मिलाप के साथ जुड़े हुए हैं. इस प्रोटोकॉल में प्रयुक्त headstage का एक उदाहरण के लेआउट (चित्रा 1) से पता चला है. कृपया एक पीसीबी डिजाइन पर विस्तृत निर्देशों और सुझावों के लिए निर्माता की वेबसाइट देखें.
3. तैयारी और इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के टांका लगाने की
इस प्रोटोकॉल में प्रयुक्त सभी इलेक्ट्रॉनिक घटक भूतल पर्वत डिवाइस प्रकार (SMD) के हैं. प्रत्येक डिवाइस प्रकार के पदचिह्न (रोकनेवाला, संधारित्र, आदि) headstage पर बर्बाद अंतरिक्ष को कम करने के लिए चुना गया था, लेकिन बड़ा SMD घटकों यदि आवश्यक हो तो इस्तेमाल किया जा सकता है.
- सर्किट बोर्ड पर अपने घटकों को व्यवस्थित और उन्हें सोल्डर के लिए तैयार है.
- पैड / टिन नेतृत्व पर मिलाप की एक छोटी राशि के लिए soldered और टांका लोहे बंद की टिप करने के लिए पिघल और पैड के लिए मिलाप पालन लाने रखें.
- मिलाप capacitors के पहले, अगले प्रतिरोधों, और तब परिचालन एम्पलीफायरों.
- सेशन amps के खत्म हीटिंग के द्वारा नष्ट किया जा सकता है. हम एक चर गर्मी सोल्डर बंदूक और न्यूनतम मिलाप पिघला करने के लिए आवश्यक गर्मी का इस्तेमाल किया. हीटिंग समय के लिए एक अच्छा मिलाप संयुक्त बनाने के लिए इस्तेमाल न्यूनतम. हम यह मिलाप का एक छोटा सा जलाशय है कि संचार या बिजली निशान के साथ मिलाप को लागू करने के द्वारा पदचिह्न पैड में बहती बनाने के लिए सुविधाजनक पाया.
- टेस्ट कि आपके प्रतिरोधों भर में प्रतिरोध की उम्मीद एक ohmmeter का उपयोग मूल्य मिलता है.
- प्रत्येक पैड को बारीकी से निरीक्षण करने के लिए सुनिश्चित करें कि कोई मिलाप जोड़ने या ब्रिजिंग आसन्न पैड. अगर वहाँ एक मिलाप पुल, गर्मी और पिघल मिलाप और एक चिमटी से नोचना उपयोग करने के लिए पुल तोड़ने है.
4. विधानसभा और प्रत्यारोपण और तार इंटरफेस के निर्माण
- यांत्रिक समर्थन के लिए 9pin ABS गर्तिका के अप्रयुक्त बंदरगाहों में से एक में एक 23 गा चमड़े के नीचे टयूबिंग डालें.
- ABS गर्तिका महिला Amphenol पिन को जोड़ने के लिए अछूता चुंबकीय तार के छह 1 सेमी लंबाई टुकड़े काटें.
- मिलाप चुंबकीय प्रत्येक पिन में मिलाप की एक छोटी राशि का उपयोग कर तार के लिए महिला पिन, और टिप से पिन हीटिंग द्वारा.
- मिलाप ABS कुर्सियां में प्रत्येक चुंबकीय तार के दूसरे छोर.
- पुरुष स्थिति - headstage के पगहा तरफ पैड पर महिला MillMax पिन, और पीसीबी पर पिन को निचोड़ करने के लिए दबाव फिट सुनिश्चित. तो, क्रम में प्रत्येक पैड के लिए प्रत्येक पिन मिलाप.
- तंत्रिका प्रत्यारोपण संबंधक अधिक अंगूठी अखरोट स्थिति और प्लास्टिक के आधार पर वांछित स्थान में सभी महिला पिन धक्का.
- ABS गर्तिका संबंधक के शीर्ष करने के लिए ऐक्रेलिक गोंद (Krazy गोंद) लागू करते हैं और यह headstage के आधार के लिए सुरक्षित. समर्थन के लिए headstage के पगहा पक्ष 23Ga ट्यूब गोंद.
5. Headstage Waterproofing
- निविड़ अंधकार headstage करने के लिए, पूरे एकीकृत परिपथ और किसी भी उजागर 5 मिनट epoxy के साथ सतहों धातु के डिब्बे में बंद है. प्रारंभिक सुखाने के लिए 5-10 मिनट, स्थायी सुखाने के लिए और 60 मिनट की अनुमति दें.
- पोस्टर हमले पोटीन महिला जानवर अंत से उभड़नेवाला पिन के आसपास 9 पिन ABS गर्तिका सतह के लिए लागू किया जाना चाहिए.
- Waterproofing के लिए अधिक से अधिक, ABS गर्तिका और ABS प्लग और mated किया जाना चाहिए अंगूठी अखरोट कड़ा होना चाहिए. Parafilm की एक छोटी सी पट्टी पिन connectors के संपर्क से पानी को रोकने के अंतरफलक के चारों ओर लिपटा होना चाहिए.
सफलता के लिए गोपनीयता
- जब परिचालन प्रवर्धक सोल्डर, प्लास्टिक पैकेज ज़्यादा गरम करना नहीं है. अगर वहाँदिखाई जल या पिघल रही है, सेशन-amp को हटा दें और इसे बदलने के. बहुत गर्मी लागू दिखाई पिघलने के बिना सेशन amp नुकसान हो सकता है. सोल्डर के बाद एक समारोह जनरेटर के साथ प्रत्येक चैनल टेस्ट.
- सुनिश्चित करें कि वहाँ कोई आवारा headstage पर या कनेक्शन मिलाप पुलों हैं. मिलाप बाती घटक हटाने या मिलाप भटका करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है.
6. प्रतिनिधि परिणाम
एक अच्छा रिकॉर्डिंग के आंदोलन के दौरान में और बाहर काटने के बिना एक इनपुट स्रोत संकेत का पालन करेंगे. Headstage परीक्षण करने के लिए, उपयोगकर्ता प्रत्येक रिकॉर्डिंग पिन करने के लिए एक इनपुट के रूप में एक समारोह जनरेटर का उपयोग करें और मिल मैक्स हेडर उत्पादन अंत में waveforms का मूल्यांकन करना चाहिए. शारीरिक रूप से headstage चलती दर्ज waveforms के आकार को प्रभावित नहीं करना चाहिए.
चित्रा 1. (क) मुद्रित सर्किट बोर्ड (पीसीबी) के ऊपर परत के योजनाबद्ध दृश्य. लाल लाइनों तांबे निशान से संकेत मिलता है. पीला लाइनों इलेक्ट्रॉनिक भागों की स्थिति के लिए वैकल्पिक silkscreen परत से संकेत मिलता है. परिचालन प्रवर्धक प्लेसमेंट (केंद्रीय पीले वर्ग), प्रतिरोधों (छोटे पीले वर्गों) और capacitors (छोटी पीले वर्गों) पीसीबी के नीचे की परत के योजनाबद्ध दृश्य (बी). ग्रीन लाइनों तांबे निशान से संकेत मिलता है. दिखाया गया है. बड़े हरे रंग भरा क्षेत्र जमीन की थाली का प्रतिनिधित्व करता है. इस योजना का एक मॉडल फ़ाइल डाउनलोड करने के लिए प्रदान की जाती है.
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Discussion
जल भूलभुलैया आधारित व्यवहार कार्य प्रभावी उपकरण प्रदान वास्तविक समय में 1 'जानवरों संज्ञानात्मक क्षमताओं और अभ्यावेदन की जांच . हल्के और लागत प्रभावी headstage preamplifiers का उपयोग विशेष रूप से व्यवहार Neurophysiology पानी भूलभुलैया शामिल अनुप्रयोगों में महत्वपूर्ण है. क्योंकि ठंडे पानी से बचने के इन कार्यों में पशुओं के लिए आंतरिक प्रेरणा प्रदान करता है, उनके व्यवहार सूखी mazes पर जानवरों को प्रेरित करने की कठिनाइयों के बिना दोहराया परीक्षणों में परीक्षण किया जा सकता है. कम लागत headstage preamplifier यहाँ वर्णित डिवाइस वैज्ञानिकों हानिकारक महंगे उपकरण की चिंता किए बिना पानी के कार्यों में तंत्रिका समारोह के hypotheses परीक्षण करने की अनुमति देगा.
इस प्रोटोकॉल के कस्टम headstage डिजाइन के लिए एक प्रारंभिक बिंदु के रूप में सेवा करने के लिए है. प्रदान योजनाबद्ध आसानी से अधिक रिकॉर्डिंग या उत्तेजना चैनलों को शामिल करने के लिए अनुकूलनीय है और experimenter की इच्छाओं के अनुसार बढ़ाया जा सकता है है. विशेष रूप में, वाणिज्यिक पिन संबंधक setups के शामिल द्वारा, एक headstages है कि व्यावसायिक रूप से उपलब्ध इलेक्ट्रोड अंतरफलक बोर्डों के साथ संभोग कर सकते हैं का निर्माण कर सकते हैं. हालांकि इस प्रोटोकॉल में दिए गए उदाहरण के प्रत्येक चैनल पर एकता लाभ निम्नलिखित स्रोत प्रदान करता है, रुचि पाठक प्रतिरोधों और capacitors (कृपया डाटा अधिग्रहण प्रणाली की विस्तृत समीक्षा के लिए 2 देखने के) के विन्यास को बदलने के द्वारा इस प्रवर्धन को समायोजित कर सकते हैं.
हालांकि इलेक्ट्रोड आरोपण और स्थिति से संबंधित तकनीक के इस लेख के दायरे से परे हैं, हम निम्नलिखित सेटअप इस्तेमाल किया है करने के लिए तय गहराई इलेक्ट्रोड से रिकॉर्ड (Shirvalkar एट अल, 2010 प्रेस में). कैसे बनाने के लिए और पुरानी रिकॉर्डिंग के लिए चल इलेक्ट्रोड प्रत्यारोपण की अधिक जानकारी यहां पाया जा सकता है है: 3 .
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Disclosures
ब्याज की कोई संघर्ष की घोषणा की.
Acknowledgments
हम headstage के परीक्षण में तकनीकी सहायता के लिए जस्टिन Riceberg स्वीकार करना चाहते हैं. इस काम के हिस्से में राष्ट्रीय स्वास्थ्य MH65658 अनुदान, MH073689 संस्थानों, और F30 AG034003 01A1, और माउंट सिनाई स्कूल ऑफ मेडिसिन के द्वारा समर्थित किया गया था.
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).
