Summary
פרוטוקול זה כולל את העיצובים ותוכנה דרושה לשדרוג מכשיר stereotaxic קיים לרובוטית (מספרי מבוקר מחשב; CNC) מכשיר stereotaxic עבור כ -1,000 $ (לא כולל תרגיל).
Abstract
פרוטוקול זה כולל את העיצובים ותוכנה הדרושים לשדרוג מכשיר stereotaxic קיים למכשיר stereotaxic רובוטית (CNC) עבור כ -1,000 $ (לא כולל תרגיל), תוך שימוש במנועים סטנדרטיים בתעשיית צעד ותוכנת שליטה CNC. לכל אחד יש ציר בקרת מהירות משתנה ויכול להיות מופעל בו זמנית או באופן עצמאי. המערכת פתוחה קידוד (G-קוד) והגמישות של הרובוט לעשות את זה מסוגל לבצע משימות מותאמות אישית שאינם נתמכות על ידי מערכות מסחריות. היישומים שלה כוללים, אך לא מוגבלים, לקידוח חורים, craniotomies קצה חד, דליל גולגולת, ואלקטרודות או צינורית להורדת. על מנת לזרז את הכתיבה של G-קידוד לניתוחים פשוטים, פיתחנו סקריפטים מותאמים אישית המאפשרים לאנשים לעצב ניתוח ללא ידע בתכנות. עם זאת, למשתמשים להפיק את המרב של stereotax הממונע, זה יהיה מועיל להיות בעלי ידע בתכנות מתמטי (פרוג הפשוט G-קידודלחדור לעיבוד CNC).
מהירות התרגיל המומלצת היא יותר מ 40,000 סל"ד. הרזולוציה מנוע צעד היא 1.8 ° / שלב, מיועד ל0.346 ° / שלב. יש stereotax סטנדרטי ברזולוציה של 2.88 מיקרומטר / צעד. מהירויות החיתוך המומלצת המרביות היא 500 מיקרומטר / sec. מהירות הריצה המומלצת המרבית היא 3,500 מיקרומטר / sec. גודל המקדח המומלץ המרבי הוא HP 2.
Introduction
ניתוח המכרסמים Stereotactic משמש במגוון רחב של יישומים במדעי המוח, כולל lesioning 1, iontophoresis 2, Microwire השתלה 3, גירוי 4, והדמיה גולגולת דקה 5. עם זאת, ישנם מכשולים עיקריים העומדים בפני מי שמבקש ליישם טכניקות אלה, כוללים את עקומת הלמידה התלולה לביצוע ניתוחי stereotactic מדויקים והסתברות הגבוהה של טעויות אנוש. טעויות אנוש כוללות מדידה וחישוב כישלונות, כמו גם דיוק וreplicability הנמוך של תנועות אנושיות. במאמץ להפחית טעויות בלבול אלה, מנתחי stereotactic ירוויחו ממערכת שמבטיחה כי כל הניתוחים מבוצעים באופן זהה על פני נושאים. ההפחתה של טעויות היא גם שיטה אחת שבאמצעותו חוקרים יכולים לצמצם את השימוש בנושאי בעלי חיים, מטרה העיקרית של המכון הלאומי לבריאות לניסויים בבעלי החיים 6. בעולם אידיאלי, כל זהניתוחי tereotactic יהיו לשכפול מושלם בתוך ניסויים, ובין מעבדות. כדי לטפל בבעיה זו, חברות פיתחו stereotaxics החדש אולטרה מדויק, וצגים דיגיטליים לקריאת מדידות. כדי להסיר שגיאות תנועה אנושיות, מניפולטורים מייקר ממונעים וstereotaxics יוצרו באופן מסחרי, אבל העלות הגבוהה שלהם יכולה להיות מונעת למעבדה עם תקציב מוגבל. כמו כן, התוכנה שלהם היא קניינית באופן מלא, ולא ניתן לשנות על ידי החוקר כדי להתאים סוג חדש של ניתוח.
פתרון סביר לבעיית הטעות האנוש הוא לבנות stereotax רובוטית מהמודל הקיים של מעבדה, תוך שימוש בציוד CNC סטנדרט בתעשייה. בגלל קהילת תחביבים המתפתחת CNC, החומרים הם באופן משמעותי פחות יקר מאשר ציוד מדעי. זה מאפשר לאדם לבנות מכשיר מדויק CNC stereotaxic, שהוא גם גמיש ולא יקר מאוד. עם ידע בסיסי במכונות CNC ו-G-Code, individuals יכול לתכנת כל ניתוח stereotactic שהם מדמיינים, ללא מגבלות של תוכנת קניינית. וגם, על מנת לזרז את הייצור של ה-G-קוד לניתוחים פשוטים, פרוטוקול זה כולל תוכנה המאפשרת למשתמש לעצב ניתוחים (פתיחת גולגולת קצה חד, חלונאית גולגולת דקה, קידוח ושתל הפחתת חור) בתוך הצבע ולחץ תפריטים. פלט אלה תוכניות G-קוד סיים שניתן להפעיל ישירות מתוך תוכנת CNC.
בסך הכל, שדרוג stereotaxic ממונע הוא אידיאלי עבור אלה שיש להם אינטרס להגדיל את הדיוק וreplicability של ניתוחים, תוך שמירה על הגמישות ועלות הנמוכה של פלטפורמת קוד פתוח.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
- חוט stepper מנועים דו קוטביים על ידי הברגה את החוטים למחברים מסופקים עם לוח הנהג. צבעי חוטים בstepper מנועים דו קוטביים הם סטנדרטיים (איור 1).
שים לב: יש מנועים צעד שתוארו ברזולוציה של 1.8 ° / צעד, שמותאם ל0.346 ° / צעד. יש stereotax סטנדרטי 3 mm/360 ° נסיעה. ההחלטה הסופית היא 2.88 מיקרומטר / צעד. מנועים הם מסוגלים גם דריכה חלקית.- חבר את החוט הירוק ל+, לחבר את הכבל השחור ל, לחבר את החוט האדום ל-B + ולחבר את החוט הכחול ל-B-.
- חלק את המצמדים מעל stepper מנועים, להיות זהיר, כדי ליישר את החורים לתלייה, ולאבטח אותם באמצעות 12x ברגים M3 תושבת הראש (20 מ"מ) (איור 2).
- להבטיח כי המצמדים מחוברים היטב למנועים.
הערה: המודלים 3D אינם כוללים אשכולות. החלקים מסומנים עם גודל חוט, אבל הם חייבים להיות טפח לאחר שהםמיוצר.
- להבטיח כי המצמדים מחוברים היטב למנועים.
- הסר את ברגי סט מאוחז האגודל על כל 3 הצירים של מכשיר stereotaxic באמצעות מפתח משושה קטן. אוחז האגודל הם מושחלים, ולכן להפוך אותם נגד כיוון השעון להסרה. שמור מנקי PTFE במקום על הזרוע (איור 3).
- בורג סוף הליכי של הצווארונים על מוטות הברגה של זרועותיו של מכשיר stereotaxic (איור 3).
- להבטיח שאין פער בין הצווארונים וPTFE O-הטבעות. הדבר זה מבטיח שקואורדינטות נשמרות כאשר הרובוט משנה את הכיוונים.
- אבטח את הצווארונים על החוטים של זרועות stereotaxic באמצעות 3x NF10-32 ברגים (1/4 אינץ') סט נקודת כוס.
- הסט כל מנוע ומצמד על הצווארונים וזרועות stereotaxic. ודא שהמנועים לשבת מיושרים עם הנשק, ואת חורי ברגים בסט הצווארונים ליישר קו עם החלק השטוח של פירי המנוע (איור 4).
- להבטיח את השתתפותםuplers לstereotax באמצעות חורי התלייה וNF10-32 ברגי סט נקודת כוס (1/2 אינץ) 6x (איור 4).
- אבטח את הצווארונים לפירי המנוע באמצעות 3x NF10-32 (1/4 אינץ') ברגי סט (איור 4).
- הכן את לוח נהג CNC על ידי הגדרת כל אחד מפיני הבקר למחצית דריכה.
הערה: מנהל התקן של מנוע צעד זה מגיע כמעגלים חשופים. מקרה עשוי להיות בנוי, אם כי זה לא הכרחי. כמו כן, ניתן להשתמש במספר נהגי רכב השונים דו קוטביים צעד. אם כן, להבטיח כי הם אחריו ללוח הספציפי רכש את הוראות ההתקנה.- יישר כל 6 הפינים למנוע צעד באותה הדרך. חצי דריכה מאפשרת להכפיל את הרזולוציה הצעד במעלות / צעד (איור 5).
- Flip פין 1 למצב, פין 2 למצב כבוי, הפינים 3 בחיוביtion, פינים 4 למצב כבוי, פינים 5 למצב, וסיכה 6 למצב כבוי (איור 5).
- חבר את מנועים (X - Y - Z) לנהג מנוע צעד, יחד עם 12 V אספקת החשמל. המיקום הנכון מסומן על הנהג. כמו כן, לצרף את נהג צעד ליציאה טורית של מחשב באמצעות DB25cable (איור 6).
- התקנת תוכנת כרסום CNC למחשב אישי (זה צריך להיות ממוקם באזור ניתוח) ביצוע הוראות ברירת המחדל. לאחר התקנה, פתח את התוכנה כדי להתחיל בקביעת תצורה.
- להגדיר את התוכנה כדי לתקשר עם מנועים stepper.
הערה: ההוראות הבאות מיועדות לשימוש רק עם נהג מנוע צעד TB6560. - לחץ באמצעות התפריטים של התוכנה באופן הבא. → Config יציאות פתוחות → וסיכות→ אותות פלט. מלא את הפקודה כדי להתאים איור 7 ופגעו להחיל.
- לחץ באמצעות התפריטים של התוכנה באופן הבא. פתוח → Config יציאות → ואותות קלט סיכות →. מלא את הפקודה כדי להתאים איור 8 ופגעו להחיל.
- לחץ באמצעות התפריטים של התוכנה באופן הבא. פתח → Config יציאות → וסיכות יציאות מוטוריות →. מלא את הפקודה כדי להתאים איור 9 ופגעו להחיל.
- לחץ באמצעות התפריטים של התוכנה באופן הבא. כוונון פתוח → Config → מוטורי. מלא את הפקודה כדי להתאים איור 10 ולחץ על הגדרות ציר שמור. חזור על השלב הקודם עבור כל 3 הצירים באמצעות אותם הערכים.
- להגדיר את התוכנה כדי לתקשר עם מנועים stepper.
- כייל את stereotax לקנה המידה של תוכנת CNC.
שים לב: התוכנה מיועדת למכונות טחינה רגילות, ולכן היחידה של מידה לא תהיה פרופורציונלית לנסיעות של מכשיר stereotaxic.- הגדרת המהירות 'מנועים ל1 אינץ לדקה, ו" לרוץ "Z-הציר של המכשיר stereotaxic עם PgUp / PgDn למילימטר הקרוב ביותר.
הערה: מהירות הריצה המומלצת המרבית היא 3,500 מיקרומטר / שנייה ומהירות החיתוך המומלצת המרבית היא 500 מיקרומטר / sec. - אפס ציר ה-Z, ורוץ מ"מ מכשיר 1 stereotaxic. המרחק נסע על ציר ה-Z בMach3 הוא "קנה מידה קבועה". קואורדינטות מכונת נקבעות על ידי הכפלת קואורדינטות גולגולת (מ"מ) על ידי "קנה מידה קבועה".
- לבצע בדיקות של כל 3 הצירים אקראיות על ידי תכנות להם לנסוע כמה מרחקים ידועים, ולהבטיח את התנועות מדויקות. אם נסיעות stereotax רחוקה או קצר מדי, לשנות את קנה המידה קבוע בהתאם.
הערה: ברגע שקנה המידה היא מלאה, סקריפטים המותאמים אישית הכלולים עשויים לשמש ליצירת G-קוד לניתוחים. עם זאת, מומלץ מאוד שמשתמשים להכיר את ה-G-קוד לפני שתנסו ליצור אוטומטיניתוחים. זה הכרחי לפתרון בעיות ושינוי ניתוחים אוטומטיים.
- הגדרת המהירות 'מנועים ל1 אינץ לדקה, ו" לרוץ "Z-הציר של המכשיר stereotaxic עם PgUp / PgDn למילימטר הקרוב ביותר.
- צרף את תרגיל מנוע מיקרו למכשיר stereotaxic באמצעות בדיקה בעל הגדולה במיוחד. הערה: מהירות המקדח המומלצת המינימלית היא 40,000 סל"ד.
- Auto-ליצור G-קוד לפתיחת גולגולת קצה חד עם 3 חורי ברגים בגולגולת.
- מניחים את כל התסריטים המותאמים אישית משולחן התוכנה לתוך תיקייה אחת במחשב.
- פתח את "SharpEdgeCraniotomy.m" התסריט ולהריץ את הקוד.
- בחר שני לפקודה "איזה סוג של ניתוח המתוכנן לבמה?" (איור 11).
- בחר מותאם אישית, להגדיר את הפינות של חלון הגולגולת. מלא כל הודעה כזו כדי להתאים איור 12.
- הגדר את עמדות X ו-Y של פינות פתיחת הגולגולת. כל לתאם יש להזין בבסדר נכון, על פי הדוגמא באיור 13
- הזן את 3 בפקודה לייצר 3 חורים בגולגולת (14 איור).
- בחר הגדרת שימוש בקואורדינטות, והזן את הקואורדינטות של כל חור מהתבנית באיור 15.
הערה: אם קואורדינטות מדויקות אינן חשובות, יש אפשרות להצביע וללחוץ עמדות 'החורים על תמונה של גולגולת חולדה. פוזיציות יופקו באופן אוטומטי. - הגדר את הפרמטרים הקידוח. לניתוח המבחנים הראשון, לקבל את ערכי ברירת המחדל.
הערה: ערכים אלה נשענים על מנועי הפסיעה, והגולגולת של החיה. לכל מיקום גזע חולדה ויעד עובי גולגולת מעט שונה. לכמה ניתוחים הראשוניים שימוש במכשיר זה, להיות מוכן לבדוק את עומק הקידוח ולהסיר כל חלקי גולגולת הנותרים באופן ידני. הערכים אז יכולים להיות שונה לניתוחים בעתיד (איור 16). - שם G-הקוד, זה יופק באופן אוטומטי וsaved לספריית העבודה.
- טען את ה-G-הקוד לתוכנת כרסום CNC וגולגולת מבחן לברי אוזן מכשירי stereotaxic.
- ידני לרוץ המקדח לגבחת באמצעות מקשי חצים. השתמש במהירות איטית ריצה (~ 5 סנטימטר / מ ') כדי להבטיח דיוק.
- התחל את התרגיל קצת מסתובבים בגדול מ 38,000 סל"ד.
- עיתונות CycleStart; stereotax יבצע מעברים רבים מאותו החתך, בעומקים שונים. בין כל מעבר, stereotax ישתהה, כך שהמנתח יכול להמשיך או לנטוש את החיתוך. לחץ על המשך מחזור (Alt-R) להמשיך חיתוך עובר.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
התוצאה הסופית של הניתוח שתוכנן בשיטות תהיה גולגולת עכברוש עם פתיחת גולגולת קצה חד, ו3 חורים בגולגולת (איור 17). שים לב שהגולגולת משמשת כדי להדגים את הניתוח הייתה רחבה הרבה יותר מאשר גולגולת החולדה הטיפוסית. Craniotomy הקצה חד ניתן להשתמש כדי להוסיף מערך Microwire לתוך המוח, להקלטות עצביות בצפיפות גבוהה. גם stereotax CNC ניתן להשתמש כדי להפחית את המערך בדייקנות רבה. תוכנה כלולה בפרוטוקול זה שמאפשר למנתח כדי להגדיר את הפרמטרים של מייקרו תיל, או צינורית להורדת. craniotomies קצה חד יכול לשמש גם כדי לחשוף חלקים גדולים של קליפת המוח מוטורי, ללימודי מיפוי הסנסורית.
החורים בגולגולת עשויים לשמש כדי להכניס ברגי גולגולת (איור 18). אלה יכולים לשמש כעוגן למלט שיניים כאשר הדבקת שלב ראש לבעל החיים. גם החורים ניתן להשתמש כדי להוסיף אלקטרודות אחת לתוך המוח. אלקטרודות אלו ניתן להשתמש בו להקלטות בהרדמה או כרוניות. עם זאת, בעת השימוש בstereotax להקלטה בהרדמה, להבטיח את אספקת החשמל למנועים כבוי לפני איסוף הנתונים. התכונות חשמליות מנועים עשויות לגרום לרעש בהקלטה.
Stereotax CNC עשוי גם לייצר חלונות גולגולת דקים עם מידה רבה של דיוק (איור 19). חלונות אלה עשויות לשמש להדמיה אופטית in vivo בבעלי חיים בהרדמה. האחידות של הגולגולת דקה מאפשרת חדירה אפילו אור, אשר היא הכרחי עבור ניתוח השוואתי או כמותי של נתוני הדמיה אופטית.
איור 1. תרשים חיווט לתוספת מנוע צעד.
"Src =" / files/ftp_upload/51006/51006fig2.jpg "/>
איור 2. תרשים עצרת לחיבור המצמדים למנועי stepper.
איור 3. תרשים עצרת לחיבור הצווארונים לזרוע stereotaxic.
איור 4. תרשים עצרת לחיבור מנועים / מצמדים לצווארונים / זרוע stereotaxic.
איור 5. החלף תרשים לקביעת נהג מנוע צעד למחצית צעדים.
איור 6. תרשים חיווט לנהג מנוע צעד.
איור 7. תרשים תצורה עבור אותות פלט בתוכנת CNC.
איור 8. תרשים תצורה עבור כל אות כניסה בתוכנת CNC.
איור 9. Configuration דיאגרמה לתפוקות מוטוריות בתוכנת CNC.
איור 10. תרשים תצורה עבור כוונון מנוע בתוכנת CNC.
איור 11. על צג בקשה לבחירת סוג ניתוח בתוכנת "עיצוב ניתוח" (sharpedgecraniotomies.m).
איור 12. הצג בקשה לבחירה מותאם אישית או יעד מוגדר מראש קואורדינטות בתוכנה "עיצוב ניתוח".
איור 13. הנחיה לenterinקואורדינטות חלון g (4 פינות) בתוכנה "עיצוב ניתוח".
איור 14. על צג בקשה לבחירת מספר החורים בגולגולת בתוכנת "עיצוב ניתוח".
איור 15. מנחה לבחירה בשיטה של הצבת חורים בגולגולת, ולהזנת קואורדינטות החור בתוכנת "עיצוב ניתוח".
איור 16. תנחה להגדרת הפרמטרים הקידוח בתוכנת "עיצוב ניתוח".
איור 17. גולגולת מראה את התוצאה הסופית של ריצת הניתוח תוכנן בעבר.
איור 18. גולגולת מראה ברגי גולגולת מוכנסים לתוך חור הנוצר במהלך ניתוח ירושלים. מקדחי הגודל יקבע בקוטר של החור וconsequentially גודל הבורג.
איור 19. מציג את הגולגולת מניתוח הדוגמא, חלון גולגולת containinga דק, שמסומן על ידי החצים. שים לב כי בפנל הימני, (גולגולת מוארת מבפנים)נראה אור לחדור את חלון הגולגולת הדק באופן אחיד. כמו כן שים לב שהחלון לא צריך להיות מרובע, או מכיל 90 ° פינות.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
השימוש בציוד ניתוח אוטומטי מסייע לסלק חלק מהבעיות הנפוצות ביותר במחקר במדעי מוח. ראשית, נתיבי כלי 100% לשחזור. בכל חתך הוא מתיימר להיות באותו המקום ביחס לגבחת. שנית, הוא צריך להקטין את טעות הנסיין. למרות שחוקרים רבים הם מנתחים מיומנים, זה לוקח כמות יוצאת דופן של אימון כדי להיות אפילו מנתח מוסמך. מכשיר זה יאפשר לסטודנטים חדשים כדי לבצע במהירות ובקלות ניתוחים מדויקים מאוד. שלישית, מכשירי ניתוח ממונע צריכים להפחית את מספר בעלי החיים הנדרשים לביצוע ניסוי 6. מנתחים יצטרכו פחות אימונים, וטעויות ייעשו בתדירות נמוכה יותר. לבסוף, stereotaxic הממונע הוא מסוגל לבצע תנועות מדויקות יותר ומדויקות יותר מהיד האנושית, ומאפשר ליותר רזולוציה בתיאום בחירה.
באקלים מדעי המוח של היום, יש כבר דחיפה כדי להגדיל את הדיוק של יםשיטות urgical וטכניקות. זה כבר לא מספיק כדי למקד את האזור במוח בכללותו כאשר ברור שאזורי משנה קטנים יותר קיימים, ושהם יכולים להיות פונקציונלי שונים. דוגמא אחת מגיעה ממחקר המתמקד בmicroinjections להיפוקמפוס. לא רק שאנשים רוצים למקד אזורי משנה, כמו CA1 וCA3, אבל הם מבקשים ללמוד הגבי ותת תחומי הגחון בתוך האזורים אלה 7. עם זאת, מיקוד לאזורים אלה עם טכניקה כירורגית ידנית הוא קשה ביותר. היתרון של גישת stereotaxic הממונעת הוא שברגע שאת הקואורדינטות הנכונות של אזור יעד מזוהות, כל ניתוח עתידי עשוי להיות מופנה למיקום הזהה. עם זאת, חשוב לציין כי הבדלים מורפולוגיים בגולגולת ובמוחם של בעלי חיים עדיין לתרום איזו שגיאה לניתוחים.
תחום נוסף שיפיק תועלת מניתוחי אוטומציה הוא השתלות microelectrode כרוניות. מעבדות חלקם מנסותכדי להוריד את האלקטרודות לתוך אזורי משנה של גרעינים, כגון אזורי המשנה של pallidus גלובוס או pallidum הגחון 8. הורדת אלקטרודות עם מכשיר stereotaxic ממונע לא רק להגדיל את הדיוק, אבל צריך להגדיל את תשואת נוירון לצריבה. זאת בשל העובדה שmicrowires לגרום לניזק כפי שהם הורידו. הרובוט הוא ביכולתם להוריד את האלקטרודות איטית יותר מאשר יד אדם ובשיעור קבוע, מזעור נזק לאקסונים או נוירונים שזה מאוד יכול להיות מביא לאזור היעד.
הרמה של הרובוט של דיוק צריכה להיות גם מועילה למי הדמיה באמצעות גולגולות, כדי לקבל מדדי כמותיים של צפיפות אופטית 9. כמות האור שיכול להיכנס ולצאת דרך הגולגולת תלויה בעובי הגולגולת. stereotax הממונע שלנו מסוגל להבטיח כי את כל פני השטח של חלון הגולגולת הדק יש עומק זהה. זה עוזר אור לחדור את החלון באופן שווה על פני כולו שלהפני השטח.
חשוב לציין את המגבלות של התוכנה ליצירת ניתוח הכלולה. ראשית, כל הפינות תעוגלנה לרדיוס של המקדח. לקוד קידוח חור, בקוטר של כל חור תלוי בקוטר המקדחים. לקודי חלון גולגולת ופתיחת גולגולת דקים, מרכז המקדח ילך בדרך החיתוך. משמעות דבר היא כי גודלו של החלון יגדל מכל העברייה ברדיוס של המקדח. זה עשוי להיות מתוקן על ידי הפחתת הרדיוס של המקדח מממדי הפינה. גם לחלון הגולגולת הדק וקודי פתיחת גולגולת, עומק הקידוח הוא סטטי בכל מעבר. משמעות הדבר היא כי כל החלון יהיה קדח לאותו העומק, ללא קשר לעקמומיות של הגולגולת. זה חשוב במיוחד לשקול בקואורדינטות מאוד לרוחב, שבו עקומות גולגולת ventrally. עם זאת, אין מגבלות כאלה בחומרה, וחוקרים לא צריכים להשתמש בsoftwar הכלולדואר. עם הבנה נכונה של ה-G-קוד, משתמשים יכולים ליצור ניתוחים מהתחלה כי בהחלט להתאים את קווי המתאר של הגולגולת הספציפית שבשימוש. כמו כן, כל חור גדול יותר בקוטר קצת הנוכחי עשויה להתבצע באמצעות אינטרפולציה המעגל פשוט. תנועה בשלושה ממדים היא מוגבלת רק על ידי הנסיעה stereotax, והמיומנות של המשתמש בg-קידוד.
בסך הכל, מיכון ניתוחים מספק מספר היתרונות למחיר צנוע, ובתור שכזה, הופך פופולרית יותר ויותר טכניקה 10, 11. אבל חשוב להכיר בכך שהדיוק של הרובוט תלוי בעיבוד איכות, הגדרה נכונה, והבנה נכונה של איך מכונות CNC לפעול. כל עוד חוקרים מוכנים לקחת את הזמן כדי להבין את תפקודו של מכשיר stereotaxic הממונע הזה, הם עשויים לבצע ניתוחים באופן מדויק יותר, עם replicability טוב יותר, ועם פחות אימונים. זה הופך את שילוב מכשיר stereotaxic ממונע בלניסויי בחירה חכמה עבור כל מעבדה שמבצעת מספר רב של ניתוחים.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
יש המחברים אין אינטרסים כלכליים מתחרים לחשוף.
Acknowledgments
מחקר זה נתמך על ידי המכון הלאומי האמריקאי לשימוש בסמים מענקים 006,886 תובע, ותובע 032,270.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 1x Standard U Frame Stereotax | Kopf | Kopf | This protocol should work with most existing stereotaxic devices. |
| 3x 12 V, 1.6 A, 233 oz-inch Geared Bipolar Stepper Motor | Phidgets | Robot Shop | Any high torque geared stepper motor should do. |
| 1x 3 Axis CNC Stepper Motor Driver Board Controller | Toshiba | Ebay | Any 3 Axis CNC driver should do. Linked Item includes Mach3 CNC software. |
| 2x Arm Couplers: medial-lateral (ML) & dorsal-ventral (DV) | custom machined | Part Drawings | These must be machined by your local machine shop. (costs will vary) |
| 1x anterior-posterior (AP) Coupler | custom machined | Part Drawings | These must be machined by your local machine shop. (costs will vary) |
| 3x Motor to Stereotax Collar | custom machined | Part Drawings | These must be machined by your local machine shop. (costs will vary) |
| View in Browser | |||
| 12x NF10-32 Cup Point Set Screws | McMaster Carr | ½” Length | You will need 6 of each. |
| ¼” Length | |||
| 12x M3 Socket Head Screws (20 mm) | McMaster Carr | 20mm Length | You will need 4 for each motor |
| 1x Micro-Motor Drill | Buffalo Dental | X50 | Any Micromotor drill will work. At least 38,000 rpm recommended |
| 1x 12 V DC Power Supply | 12 Volt Adapters | 12v DC – 7 Amp | Any 12 V DC PSU should work (ensure amperage rating is higher than the sum of the motors’ amperage). |
| 1x Extra Large Probe Holder | Stoelting | Stoelting | |
| 1x Grade B Rat Skull | Skulls Unlimited | Skulls Unlimited | |
| Mach 3 Mill | ArtSoft USA | Trial Download | Any Standard CNC controlling software should work. |
| Surgery Designer | Kevin Coffey David Barker | MATLAB File Exchange | These codes are available to modify. We accept no responsibility for your use or modification of code. |
References
- Yin, H. H., Knowlton, B. J., Balleine, B. W. Lesions of dorsolateral striatum preserve outcome expectancy but disrupt habit formation in instrumental learning. Eur. J. Neurosci. 19 (1), 181-189 (2004).
- West, M. O., Woodward, D. J. A technique for microiontophoretic study of single neurons in the freely moving rat. J. Neurosci. Methods. 11 (3), 179-186 (1984).
- Peoples, L. L., West, M. O. Phasic firing of single neurons in the rat nucleus accumbens correlated with the timing of intravenous cocaine self-administration. J. Neurosci. 16 (10), 3459-3473 (1996).
- Wolske, M., Rompre, P. P., Wise, R. A., West, M. O. Activation of single neurons in the rat nucleus accumbens during self-stimulation of the ventral tegmental area. J. Neurosci. 13 (1), 1-12 (1993).
- Bozza, T., McGann, J. P., Mombaerts, P., &Wachowiak, M. In vivo imaging of neuronal activity by targeted expression of a genetically encoded probe in the mouse. Neuron. 42 (1), 9-21 (2004).
- Pitts, M. Office of Laboratory Animal Welfare. Institutional animal care and use committee guidebook. , (2002).
- Yoon, T., Otto, T. Differential contributions of dorsal vs. ventral hippocampus to auditory trace fear conditioning. Neurobiol. Learn. Mem. 87 (4), 464-475 (2007).
- Root, D. H., et al. Differential roles of ventral pallidum subregions during cocaine self-administration behaviors. J. Comp. Neurol. 521 (3), 558-588 (2012).
- Yang, G., Pan, F., Parkhurst, C. N., Grutzendler, J., Gan, W. B. Thinned-skull cranial window technique for long-term imaging of the cortex in live mice. Nat. Protoc. 5 (2), 201-208 (2010).
- Feng, L., Sametsky, E. A., Gusev, A. G., Uteshev, V. V. Responsiveness to nicotine of neurons of the caudal nucleus of the solitary tract correlates with the neuronal projection target. J. Neurophysiol. 108 (7), 1884-1894 (2012).
- Babaei, P., Soltani Tehrani,, B,, Alizadeh, A. Transplanted Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells Improve Memory in Rat Models of Alzheimer's Disease. Stem Cells Int. 2012, 369417 (2012).
