Summary
(एक ड्रिल को छोड़कर) के आसपास $ 1000 के लिए stereotaxic साधन, (सीएनसी नियंत्रित कंप्यूटर संख्यात्मक) इस प्रोटोकॉल डिजाइन और एक रोबोट के लिए एक मौजूदा stereotaxic साधन के उन्नयन के लिए आवश्यक सॉफ्टवेयर शामिल हैं.
Abstract
इस प्रोटोकॉल उद्योग मानक stepper मोटर्स और सीएनसी नियंत्रित सॉफ्टवेयर का उपयोग कर के आसपास $ 1,000 (एक ड्रिल को छोड़कर) के लिए एक रोबोट (सीएनसी) stereotaxic साधन के लिए एक मौजूदा stereotaxic साधन के उन्नयन के लिए आवश्यक डिजाइन और सॉफ्टवेयर शामिल हैं. प्रत्येक अक्ष चर गति नियंत्रण नहीं है और एक साथ या स्वतंत्र रूप से संचालित किया जा सकता है. रोबोट का लचीलापन और खुले कोडिंग प्रणाली (जी कोड) वाणिज्यिक प्रणालियों द्वारा समर्थित नहीं हैं कि कस्टम कार्य प्रदर्शन का यह सक्षम बनाते हैं. उसके आवेदन, ड्रिलिंग छेद, तेज धार craniotomies, खोपड़ी thinning, और कम इलेक्ट्रोड या प्रवेशनी शामिल हैं, लेकिन तक सीमित नहीं हैं. साधारण सर्जरी के लिए जी कोडिंग के लेखन में तेजी लाने के क्रम में, हम व्यक्तियों प्रोग्रामिंग का कोई ज्ञान के साथ एक सर्जरी डिजाइन करने की अनुमति है कि कस्टम लिपियों का विकास किया है. हालांकि, मोटरयुक्त stereotax के बाहर सबसे अधिक प्राप्त करने के लिए उपयोगकर्ताओं के लिए, यह गणितीय प्रोग्रामिंग और जी कोडिंग (सरल ठेला में जानकार होने के लिए फायदेमंद होगा) सीएनसी मशीनिंग के लिए ramming.
सिफारिश ड्रिल गति 40,000 आरपीएम से अधिक है. stepper मोटर संकल्प 0.346 ° / कदम के लिए तैयार 1.8 ° / कदम है. एक मानक stereotax 2.88 माइक्रोन / कदम के एक संकल्प किया है. अधिकतम सिफारिश की कटौती की गति 500 माइक्रोन / सेकंड है. अधिकतम सिफारिश जॉगिंग गति 3,500 मीटर / सेकंड है. अधिकतम सिफारिश की ड्रिल बिट आकार हिमाचल प्रदेश के 2 है.
Introduction
Stereotactic कृंतक सर्जरी lesioning 1, योणोगिनेसिस 2, microwire आरोपण 3, उत्तेजना 4, और पतली खोपड़ी इमेजिंग 5 सहित तंत्रिका विज्ञान अनुप्रयोगों की एक विस्तृत विविधता में प्रयोग किया जाता है. हालांकि, सटीक स्तेरेओतक्तिक सर्जरी प्रदर्शन करने के लिए तेजी से सीखने की अवस्था और मानव त्रुटि की प्रबल संभावना सहित इन तकनीकों को लागू करने की इच्छा रखने वाले का सामना करना पड़ प्रमुख बाधाएं हैं. मानव त्रुटियों माप और गणना विफलताओं, साथ ही मानव आंदोलनों की कम शुद्धता और replicability शामिल हैं. इन confounding त्रुटियों को कम करने के प्रयास में, stereotactic सर्जन सभी सर्जिकल प्रक्रियाओं विषयों भर में हूबहू प्रदर्शन कर रहे हैं कि यह सुनिश्चित करता है कि एक प्रणाली से लाभ होगा. त्रुटियों की कमी भी जांचकर्ताओं पशु विषयों का उपयोग करते हैं, पशु प्रयोग 6 राष्ट्रीय स्वास्थ्य संस्थान के एक प्राथमिक लक्ष्य को कम कर सकते हैं जिसके द्वारा एक विधि है. एक आदर्श दुनिया में, सब हैtereotactic सर्जरी प्रयोगों के भीतर पूरी तरह से replicable हो, और प्रयोगशालाओं के बीच होगा. इस मुद्दे के समाधान के लिए, कंपनियों माप पढ़ने के लिए नई अल्ट्रा सटीक stereotaxics, और डिजिटल प्रदर्शित करता है विकसित किया है. मानव आंदोलन त्रुटियों को दूर करने के लिए, मोटरयुक्त सूक्ष्म manipulators और stereotaxics व्यावसायिक तौर पर तैयार किए गए हैं, लेकिन उनके उच्च लागत एक सीमित बजट के साथ एक प्रयोगशाला को निषिद्ध किया जा सकता है. इसके अलावा, उनके सॉफ्टवेयर पूरी तरह स्वामित्व है, और सर्जरी के एक नए प्रकार समायोजित करने के लिए अनुसंधानकर्ता द्वारा संशोधित नहीं किया जा सकता.
मानव त्रुटि समस्या के लिए एक किफायती समाधान उद्योग मानक सीएनसी उपकरण का उपयोग कर, एक प्रयोगशाला के मौजूदा मॉडल से एक रोबोट stereotax का निर्माण होता है. क्योंकि एक बढ़ती सीएनसी hobbyist समुदाय के, सामग्री काफी कम खर्चीला वैज्ञानिक उपकरण से कर रहे हैं. यह एक भी अत्यंत लचीला और सस्ती है, जो एक सटीक सीएनसी stereotaxic साधन, निर्माण करने के लिए अनुमति देता है. सीएनसी मशीनिंग और जी कोड, individu की एक बुनियादी ज्ञान के साथए एल एस मालिकाना सॉफ्टवेयर की सीमाओं के बिना, वे सोच भी है कि किसी भी स्तेरेओतक्तिक सर्जरी कार्यक्रम कर सकते हैं. और, साधारण सर्जरी के लिए जी कोड के उत्पादन में तेजी लाने के क्रम में, इस प्रोटोकॉल उपयोगकर्ता बिंदु के भीतर सर्जरी (तेज धार कपाल - उच्छेदन, पतली खोपड़ी गवाक्षन, छेद ड्रिलिंग और प्रत्यारोपण कम) के लिए डिजाइन और मेनू क्लिक करने के लिए अनुमति देता है कि सॉफ्टवेयर शामिल हैं. इन कार्यक्रमों में उत्पादन सीएनसी सॉफ्टवेयर से सीधे चलाया जा सकता है कि एक पूरा जी कोड.
सभी में, एक मोटर चालित stereotaxic उन्नयन एक खुला स्रोत मंच के लचीलेपन और कम लागत को बनाए रखना है, जबकि सर्जरी की सटीकता और replicability बढ़ाने में रुचि रखते हैं, जो उन लोगों के लिए आदर्श है.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
- चालक बोर्ड के साथ आपूर्ति कनेक्टर्स में तारों पंगा लेना द्विध्रुवी stepper मोटर्स के तार. द्विध्रुवी stepper मोटर्स पर तार रंग (चित्रा 1) मानकीकृत कर रहे हैं.
नोट: वर्णित stepper मोटर्स 0.346 ° / कदम के लिए तैयार 1.8 ° / कदम का एक संकल्प है. एक मानक stereotax यात्रा की 3 mm/360 ° है. अंतिम संकल्प / कदम 2.88 मीटर है. मोटर्स भी आंशिक कदम में सक्षम हैं.- करने के लिए काले रंग के तार जोड़ने, ए + को हरी तार कनेक्ट ए, बी + करने के लिए लाल तार जोड़ने के लिए और नीले रंग के तार जोड़ने के बी.
- बढ़ते छेद संरेखित करने के लिए सावधान किया जा रहा है, stepper मोटर्स से अधिक कप्लर्स स्लाइड, और 12x एम 3 सॉकेट प्रमुख शिकंजा (20 मिमी) चित्रा (2) का उपयोग कर उन्हें सुरक्षित.
- कप्लर्स मजबूती मोटर्स से जुड़े होते हैं सुनिश्चित करें.
नोट: 3D मॉडल धागे शामिल नहीं हैं. भागों धागा आकार के साथ चिह्नित कर रहे हैं, लेकिन वे कर रहे हैं के बाद टेप किया जाना चाहिएनिर्मित.
- कप्लर्स मजबूती मोटर्स से जुड़े होते हैं सुनिश्चित करें.
- एक छोटे हेक्स कुंजी का उपयोग stereotaxic साधन के सभी 3 कुल्हाड़ियों पर अंगूठे पकड़ से सेट शिकंजा निकालें. अंगूठे पकड़ती पिरोया, ताकि दूर करने के लिए उन्हें वामावर्त बारी कर रहे हैं. बांह (चित्रा 3) पर जगह में PTFE वाशर रखें.
- Stereotaxic साधन के हथियारों की पिरोया छड़ (चित्रा 3) पर कॉलर की पिरोया अंत भाड़ में.
- कॉलर और PTFE O-अंगूठी के बीच कोई अंतर नहीं है सुनिश्चित करें. यह रोबोट दिशाओं में परिवर्तन जब निर्देशांक बनाए रखा है कि गारंटी देता है.
- 3x NF10-32 (1/4 इंच) कप बिंदु सेट शिकंजा का उपयोग stereotaxic हथियारों के धागे पर कॉलर सुरक्षित.
- कॉलर और stereotaxic हथियारों पर प्रत्येक मोटर और युग्मक स्लाइड. मोटर्स हथियारों के साथ फ्लश बैठते हैं, और कॉलर पर सेट पेंच छेद मोटर शाफ्ट के फ्लैट हिस्से (चित्रा 4) के साथ लाइन सुनिश्चित करें.
- सह सुरक्षितबढ़ते छेद और 6x NF10-32 (1/2 इंच) कप बिंदु सेट शिकंजा (चित्रा 4) का उपयोग stereotax को uplers.
- सेट शिकंजा (चित्रा 4) 3x NF10-32 (1/4 इंच) का उपयोग मोटर शाफ्ट के लिए कॉलर सुरक्षित.
- आधा कदम को नियंत्रक पिन के प्रत्येक सेट करके सीएनसी ड्राइवर बोर्ड तैयार करें.
नोट: यह stepper मोटर चालक एक उजागर सर्किट बोर्ड के रूप में आता है. यह आवश्यक नहीं है, हालांकि एक मामले का निर्माण किया जा सकता है. इसके अलावा, विभिन्न द्विध्रुवी stepper मोटर चालकों की एक संख्या में इस्तेमाल किया जा सकता है. यदि हां, तो सेटअप निर्देश खरीदा विशिष्ट बोर्ड के लिए पीछा कर रहे हैं कि सुनिश्चित करते हैं.- उसी तरह से stepper मोटर प्रति सभी 6 पिन संरेखित करें. आधा कदम डिग्री / कदम (चित्रा 5) में डबल कदम संकल्प के लिए अनुमति देता है.
- पर स्थिति को बंद की स्थिति, 3 पिन करने की स्थिति पर, 2 पिन के लिए पिन 1 पलटेंtion, बंद की स्थिति को 4 पिन, पर स्थिति को 5 पिन, और बंद की स्थिति को 6 पिन (चित्रा 5).
- 12 वी बिजली की आपूर्ति के साथ साथ, stepper मोटर चालक में (जेड - - वाई एक्स) मोटर्स प्लग करें. सही स्थान के ड्राइवर पर चिह्नित है. इसके अलावा, एक DB25cable (चित्रा 6) का उपयोग कर एक कंप्यूटर के सीरियल पोर्ट के लिए stepper चालक देते हैं.
- डिफ़ॉल्ट निर्देशों के बाद एक निजी कंप्यूटर (यह एक शल्य चिकित्सा के क्षेत्र में स्थित होने की आवश्यकता होगी) पर सीएनसी मिलिंग सॉफ्टवेयर स्थापित करें. एक बार स्थापित, विन्यास शुरू करने के लिए सॉफ्टवेयर खुला.
- Stepper मोटर्स के साथ संवाद करने के लिए सॉफ्टवेयर विन्यास करें.
नोट: निम्न निर्देश केवल TB6560 stepper मोटर ड्राइवर के साथ प्रयोग के लिए इरादा कर रहे हैं. - के रूप में निम्नानुसार सॉफ्टवेयर के मेनू के माध्यम से क्लिक करें. ओपन → विन्यास → बंदरगाहों और पिंस→ उत्पादन का संकेत. चित्रा 7 मैच और लागू हिट करने के लिए शीघ्र भरें.
- के रूप में निम्नानुसार सॉफ्टवेयर के मेनू के माध्यम से क्लिक करें. → विन्यास → बंदरगाहों और पिंस → इनपुट संकेतों खुला. 8 चित्रा मैच और लागू हिट करने के लिए शीघ्र भरें.
- के रूप में निम्नानुसार सॉफ्टवेयर के मेनू के माध्यम से क्लिक करें. → विन्यास → बंदरगाहों और पिंस → मोटर आउटपुट खोलें. चित्रा 9 मैच और लागू हिट करने के लिए शीघ्र भरें.
- के रूप में निम्नानुसार सॉफ्टवेयर के मेनू के माध्यम से क्लिक करें. ओपन → विन्यास → मोटर ट्यूनिंग. चित्रा 10 मैच और सहेजें एक्सिस सेटिंग्स क्लिक करने के लिए शीघ्र भरें. एक ही मूल्यों का उपयोग सभी 3 कुल्हाड़ियों के लिए पिछला चरण दोहराएँ.
- Stepper मोटर्स के साथ संवाद करने के लिए सॉफ्टवेयर विन्यास करें.
- सीएनसी सॉफ्टवेयर के पैमाने को stereotax जांचना.
नोट: माप की अपनी इकाई एक stereotaxic साधन की यात्रा करने के लिए आनुपातिक नहीं होगा तो सॉफ्टवेयर, मानक मिलिंग मशीन के लिए बनाया गया है.- 1 मिनट प्रति इंच, और "सैर" नजदीकी मिलीमीटर PgUp / PgDn साथ stereotaxic साधन Z-अक्ष को मोटर्स के वेग सेट करें.
नोट: अधिकतम सिफारिश जॉगिंग गति 3,500 मीटर / सेकंड है और अधिकतम की सिफारिश की कटौती की गति 500 माइक्रोन / सेकंड है. - शून्य Z-अक्ष, और जोग stereotaxic साधन 1 मिमी. दूरी Mach3 में Z-अक्ष पर कूच "स्केलिंग निरंतर" है. मशीन निर्देशांक "निरंतर स्केलिंग" द्वारा खोपड़ी निर्देशांक (मिमी) से गुणा करके निर्धारित कर रहे हैं.
- कुछ ज्ञात दूरी की यात्रा करने के लिए उन्हें प्रोग्रामिंग द्वारा सभी 3 कुल्हाड़ियों के यादृच्छिक परीक्षण करने, और आंदोलनों सही कर रहे हैं सुनिश्चित करते हैं. Stereotax यात्रा बहुत दूर या कम है, तो उसके अनुसार स्केलिंग निरंतर संशोधित.
नोट: स्केलिंग पूरा हो जाए, शामिल कस्टम स्क्रिप्ट सर्जरी के लिए जी कोड उत्पन्न करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है. हालांकि, यह अत्यधिक उपयोगकर्ताओं ऑटो उत्पन्न करने के लिए प्रयास करने से पहले जी कोड के साथ परिचित हो जाते हैं कि सिफारिश की हैसर्जरी. यह स्वचालित सर्जरी समस्या निवारण और संशोधित करने के लिए आवश्यक है.
- 1 मिनट प्रति इंच, और "सैर" नजदीकी मिलीमीटर PgUp / PgDn साथ stereotaxic साधन Z-अक्ष को मोटर्स के वेग सेट करें.
- अतिरिक्त बड़ी जांच धारक का उपयोग stereotaxic साधन सूक्ष्म मोटर ड्रिल देते हैं. नोट: न्यूनतम सिफारिश की ड्रिल बिट गति 40,000 आरपीएम है.
- 3 खोपड़ी पेंच छेद के साथ एक तेज धार कपाल - उच्छेदन के लिए जी कोड स्वत: उत्पन्न करते हैं.
- एक पीसी पर एक ही फ़ोल्डर में सॉफ्टवेयर तालिका से कस्टम लिपियों के सभी रखें.
- स्क्रिप्ट "SharpEdgeCraniotomy.m" खोलें और कोड चलाते हैं.
- शीघ्र करने के लिए दोनों का चयन "तुम प्रदर्शन किया जाएगा सर्जरी की किस प्रकार?" (11 चित्रा).
- खोपड़ी खिड़की के कोनों को परिभाषित करने के लिए, कस्टम का चयन करें. चित्रा 12 मैच के लिए प्रत्येक शीघ्र भरें.
- कपाल - उच्छेदन कोनों के एक्स और वाई पदों को परिभाषित करें. प्रत्येक समन्वय उदाहरण के अनुसार, सही क्रम में दर्ज किया जाना चाहिए चित्रा 13 में
- 3 खोपड़ी छेद (चित्रा 14) के उत्पादन के लिए शीघ्र में 3 दर्ज करें.
- का चयन करें निर्देशांकों का प्रयोग परिभाषित करें, और चित्रा 15 में टेम्पलेट से एक छेद के निर्देशांक दर्ज करें.
नोट: सटीक निर्देशांक महत्वपूर्ण नहीं हैं, तो एक चूहा खोपड़ी की एक छवि पर छेद की स्थिति को इंगित करें और क्लिक करने के लिए एक विकल्प है. स्थितियां स्वतः उत्पन्न हो जाएगा. - ड्रिलिंग मानकों को परिभाषित. पहला परीक्षण सर्जरी के लिए, डिफ़ॉल्ट मान स्वीकार करते हैं.
नोट: ये मान stepper मोटर्स पर निर्भर हैं, और जानवर की खोपड़ी. हर चूहे नस्ल और लक्ष्य स्थान एक अलग खोपड़ी मोटाई है. इस डिवाइस का उपयोग प्रारंभिक कुछ सर्जरी के लिए, ड्रिलिंग गहराई का परीक्षण और मैन्युअल किसी भी शेष खोपड़ी के टुकड़े को हटाने के लिए तैयार रहें. मानों तो भविष्य सर्जरी (चित्रा 16) के लिए संशोधित किया जा सकता है. - जी कोड नाम है, यह स्वत: उत्पन्न और सा हो जाएगाकार्य निर्देशिका के लिए वेद.
- सीएनसी मिलिंग सॉफ्टवेयर में जी कोड और stereotaxic उपकरण कान सलाखों में एक परीक्षण खोपड़ी लोड करें.
- मैन्युअल तीर कुंजियों का उपयोग शीर्षस्थान को ड्रिल बिट सैर. सटीकता सुनिश्चित करने के लिए एक धीमी जोग गति (~ 5 इंच / एम) का प्रयोग करें.
- से अधिक 38,000 rpm पर घूर्णन ड्रिल बिट प्रारंभ करें.
- प्रेस CycleStart; stereotax अलग गहराई में, एक ही कटौती की कई गुजरता प्रदर्शन करेंगे. प्रत्येक पारित बीच, stereotax ठहराव होगा, ताकि सर्जन काटने जारी रखने या छोड़ सकते हैं. प्रेस गुजरता काटने जारी रखने के लिए साइकिल (Alt-R) जारी.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
तरीकों में बनाया गया सर्जरी के अंतिम परिणाम एक एक तेज धार कपाल - उच्छेदन के साथ चूहा खोपड़ी, और 3 खोपड़ी छेद (चित्रा 17) हो जाएगा. सर्जरी का प्रदर्शन किया खोपड़ी प्रोटोटाइप चूहा खोपड़ी की तुलना में अधिक व्यापक था कि नोट. तेज धार कपाल - उच्छेदन उच्च घनत्व तंत्रिका रिकॉर्डिंग के लिए मस्तिष्क में एक microwire सरणी, सम्मिलित करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है. सीएनसी stereotax भी बड़ी सफाई के साथ सरणी कम करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है. सॉफ्टवेयर सर्जन एक microwire के मानकों को परिभाषित करने के लिए, या प्रवेशनी कम करने की अनुमति देता है कि इस प्रोटोकॉल में शामिल है. तेज धार craniotomies भी ज्ञानेन्द्रिय मानचित्रण अध्ययन के लिए, मोटर प्रांतस्था के बड़े हिस्से को उजागर करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है.
खोपड़ी छेद खोपड़ी शिकंजा (चित्रा 18) सम्मिलित करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है. पशु के लिए एक सिर मंच affixing जब ये दंत सीमेंट के लिए लंगर के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है. छेद भी मस्तिष्क में एक इलेक्ट्रोड डालने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है. ये इलेक्ट्रोड anesthetized या पुरानी रिकॉर्डिंग के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है. Anesthetized रिकॉर्डिंग के लिए stereotax का उपयोग हालांकि, जब आंकड़े इकट्ठा करने से पहले बंद है मोटर्स को शक्ति देती है. मोटर्स बिजली के गुणों रिकॉर्डिंग में शोर उत्पन्न हो सकता है.
सीएनसी stereotax भी शुद्धता का एक बड़ा सौदा (चित्रा 19) के साथ पतली खोपड़ी Windows उत्पादन हो सकता है. इन खिड़कियों से anesthetized पशुओं में vivo ऑप्टिकल इमेजिंग के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है. पतली खोपड़ी की एकरूपता ऑप्टिकल इमेजिंग डेटा का तुलनात्मक या मात्रात्मक विश्लेषण के लिए जरूरी है कि जो भी प्रकाश पैठ के लिए अनुमति देता है.
चित्रा 1. Stepper मोटर प्लग के लिए तारों आरेख.
"Src =" / files/ftp_upload/51006/51006fig2.jpg "/>
चित्रा 2. Stepper मोटर्स को कप्लर्स संलग्न करने के लिए विधानसभा आरेख.
चित्रा 3. Stereotaxic हाथ करने के लिए कॉलर संलग्न करने के लिए विधानसभा आरेख.
चित्रा 4. कॉलर / stereotaxic हाथ को मोटर्स / कप्लर्स संलग्न करने के लिए विधानसभा आरेख.
चित्रा 5. आधा कदम को stepper मोटर ड्राइवर स्थापित करने के लिए आरेख स्विच.
चित्रा 6. Stepper मोटर ड्राइवर के लिए तारों आरेख.
चित्रा 7. सीएनसी सॉफ्टवेयर में उत्पादन संकेतों के लिए विन्यास आरेख.
चित्रा 8. सीएनसी सॉफ्टवेयर में इनपुट संकेतों के लिए विन्यास आरेख.
चित्रा 9. Configuration सीएनसी सॉफ्टवेयर में मोटर outputs के लिए आरेख.
चित्रा 10. सीएनसी सॉफ्टवेयर में मोटर ट्यूनिंग के लिए विन्यास आरेख.
चित्रा 11. "सर्जरी डिजाइन" सॉफ्टवेयर (sharpedgecraniotomies.m) में सर्जरी के प्रकार को चुनने के लिए प्रेरित करें.
चित्रा 12. कस्टम या पूर्व निर्धारित लक्ष्य को चुनने के लिए संकेत "सर्जरी डिजाइन" सॉफ्टवेयर में निर्देशांक.
चित्रा 13. Enterin के लिए प्रेरित करें"सर्जरी डिजाइन" सॉफ्टवेयर में जी खिड़की निर्देशांक (4 कोनों).
चित्रा 14. "सर्जरी डिजाइन" सॉफ्टवेयर में खोपड़ी छेद की संख्या को चुनने के लिए प्रेरित करें.
चित्रा 15. , खोपड़ी छेद में रखने की विधि को चुनने के लिए और "सर्जरी डिजाइन" सॉफ्टवेयर में छेद निर्देशांक में प्रवेश के लिए संकेत देता है.
चित्रा 16. "सर्जरी डिजाइन" सॉफ्टवेयर में ड्रिलिंग मापदंडों को परिभाषित करने के लिए प्रेरित करें.
चित्रा 17. पहले से डिज़ाइन किया सर्जरी चलाने का अंतिम परिणाम दिखा एक खोपड़ी.
चित्रा 18. उदाहरण सर्जरी के दौरान उत्पादन एक छेद में डाला खोपड़ी शिकंजा दिखाते हुए एक खोपड़ी. ड्रिल बिट्स आकार छेद का व्यास और तदनुसार पेंच आकार का निर्धारण करेगा.
चित्रा 19. तीर द्वारा संकेत उदाहरण सर्जरी, containinga पतली खोपड़ी खिड़की से खोपड़ी से पता चलता है. सही पैनल में ध्यान दें कि, (खोपड़ी के भीतर से जलाया)प्रकाश समान रूप से पतली खोपड़ी खिड़की घुसना करने लगता है. इसके अलावा खिड़की वर्ग होने की जरूरत है, या 90 डिग्री कोनों में नहीं है ध्यान दें.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
स्वचालित सर्जरी उपकरणों के उपयोग के तंत्रिका विज्ञान अनुसंधान के क्षेत्र में सबसे आम समस्याओं में से कुछ को खत्म करने में मदद करता है. सबसे पहले, उपकरण रास्तों 100% प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य हैं. हर कटौती शीर्षस्थान करने के लिए एक ही स्थान सापेक्ष में होने की गारंटी है. दूसरा, यह प्रयोगकर्ता त्रुटि को कम करना चाहिए. कई शोधकर्ताओं ने अत्यधिक कुशल सर्जन कर रहे हैं, यह भी एक सक्षम सर्जन बनने के लिए अभ्यास का एक असाधारण राशि लेता है. इस उपकरण के नए छात्रों को जल्दी और आसानी से बेहद सटीक सर्जरी प्रदर्शन करने की अनुमति देगा. तीसरा, मोटर चालित सर्जरी उपकरणों एक प्रयोग 6 प्रदर्शन करने की जरूरत जानवरों की संख्या को कम करना चाहिए. सर्जन कम प्रशिक्षण की आवश्यकता होगी, और गलतियों को कम बार बनाया जाएगा. अंत में, मोटर चालित stereotaxic चुनाव समन्वय में अधिक संकल्प के लिए अनुमति देता है, मनुष्य के हाथ की तुलना में अधिक सटीक और सही आंदोलनों बनाने में सक्षम है.
आज के तंत्रिका विज्ञान जलवायु में, एस की शुद्धता बढ़ाने के लिए एक धक्का दिया गया हैurgical तरीके और तकनीक. यह छोटे उपक्षेत्र मौजूद स्पष्ट है कि, और वे कार्यात्मक अलग हो सकता है कि जब यह पर्याप्त नहीं रह गया एक पूरे के रूप में एक मस्तिष्क क्षेत्र को लक्षित करने की है. एक उदाहरण के हिप्पोकैम्पस में microinjections पर ध्यान केंद्रित अनुसंधान से आता है. व्यक्तियों सीए 1 और सीए 3 की तरह, उपक्षेत्र को लक्षित करने की इच्छा है, लेकिन वे इन क्षेत्रों 7 भीतर पृष्ठीय और उदर उपक्षेत्रों अध्ययन करना चाहते है ही नहीं. हालांकि, एक पुस्तिका सर्जिकल तकनीक के साथ इन क्षेत्रों को लक्षित बेहद मुश्किल है. मोटरयुक्त stereotaxic दृष्टिकोण के लाभ के एक लक्ष्य क्षेत्र का सही निर्देशांक पहचान कर रहे हैं एक बार, हर भविष्य सर्जरी समान स्थान के लिए निर्देशित किया जा सकता है, कि है. हालांकि, यह जानवरों की खोपड़ी और दिमाग में रूपात्मक मतभेद अभी भी सर्जरी के लिए कुछ त्रुटि योगदान देगा ध्यान देना महत्वपूर्ण है.
स्वचालित सर्जरी से लाभ होगा कि एक और क्षेत्र के जीर्ण microelectrode implantations है. कुछ प्रयोगशालाओं प्रयास कर रहे हैंऐसे ग्लोबस पैलिडस या उदर pallidum 8 के उपक्षेत्र के रूप में नाभिक के उपक्षेत्र में इलेक्ट्रोड को कम करने के लिए. एक मोटर चालित stereotaxic साधन के साथ इलेक्ट्रोड कम शुद्धता बढ़ाने के ही नहीं होगा, लेकिन रिकॉर्ड करने न्यूरॉन उपज में वृद्धि करनी चाहिए. यह वे कम कर रहे हैं के रूप में microwires नुकसान का कारण है कि इस तथ्य के कारण है. रोबोट या axons बहुत अच्छी तरह से लक्ष्य क्षेत्र को अंतर्मुखी हो सकता है कि न्यूरॉन्स को नुकसान को कम करने, मानव हाथ से और एक स्थिर दर पर इलेक्ट्रोड धीमी कम करने में सक्षम है.
सटीकता की रोबोट का स्तर भी ऑप्टिकल घनत्व 9 की मात्रात्मक उपायों प्राप्त करने के लिए, खोपड़ी के माध्यम से इमेजिंग रहे हैं जो उन लोगों के लिए फायदेमंद होना चाहिए. खोपड़ी के माध्यम से प्रवेश और निकास हो सकता है कि प्रकाश की मात्रा खोपड़ी मोटाई पर निर्भर है. हमारी मोटर चालित stereotax पतली खोपड़ी खिड़की की पूरी सतह क्षेत्र समान गहराई है कि यह सुनिश्चित करने के लिए सक्षम है. इस प्रकाश को समान रूप से अपनी पूरी भर खिड़की घुसना मदद करता हैसतह.
यह भी शामिल सर्जरी पैदा सॉफ्टवेयर की सीमाओं को नोट करना महत्वपूर्ण है. सबसे पहले, हर कोने ड्रिल बिट की त्रिज्या को राउंड ऑफ किया जाएगा. छेद ड्रिलिंग कोड के लिए, प्रत्येक छेद का व्यास अभ्यास व्यास पर निर्भर है. पतली खोपड़ी खिड़की और कपाल - उच्छेदन कोड के लिए, ड्रिल बिट के केंद्र काटने मार्ग का अनुसरण करेंगे. इस विंडो के आकार ड्रिल बिट की त्रिज्या से सभी पक्षों पर वृद्धि होगी कि इसका मतलब है. इस कोने आयामों से ड्रिल बिट की त्रिज्या घटाकर द्वारा remedied किया जा सकता है. इसके अलावा पतली खोपड़ी खिड़की और कपाल - उच्छेदन कोड के लिए ड्रिलिंग की गहराई प्रत्येक पारित पर स्थिर है. इस पूरे खिड़की की परवाह किए बिना खोपड़ी की वक्रता की, उसी गहराई तक drilled जा सकेगा. यह जहां खोपड़ी घटता औदरीयता, अत्यंत पार्श्व निर्देशांक पर विचार करने के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है. हालांकि, वहाँ हार्डवेयर के लिए ऐसी कोई सीमाएं हैं, और शोधकर्ताओं शामिल softwar उपयोग नहीं की जरूरतई. जी कोड की उचित समझ के साथ, उपयोगकर्ताओं को पूरी तरह से इस्तेमाल किया जा रहा विशिष्ट खोपड़ी के समोच्च है कि मैच खरोंच से सर्जरी बना सकते हैं. इसके अलावा, मौजूदा सा व्यास से बड़ा कोई भी छेद सरल चक्र प्रक्षेप का उपयोग किया जा सकता है. तीन आयामों में आंदोलन केवल stereotax की यात्रा से विवश, और जी कोडिंग पर उपयोगकर्ता की प्रवीणता है.
सभी में, सर्जरी स्वचालित एक मामूली लागत के लिए लाभ के एक नंबर प्रदान करता है, और इस तरह के रूप में, एक तेजी से लोकप्रिय तकनीक 10, 11 होता जा रहा है. लेकिन यह रोबोट की सटीकता गुणवत्ता मशीनिंग, उचित स्थापना, और सीएनसी मशीनों संचालित की उचित समझ पर निर्भर करता है कि पहचान करने के लिए महत्वपूर्ण है. जब तक शोधकर्ताओं ने इस मोटर चालित stereotaxic साधन के कामकाज को समझने के लिए समय लेने के लिए तैयार हैं, वे बेहतर replicability साथ, और अधिक सही सर्जरी प्रदर्शन, और कम प्रशिक्षण के साथ हो सकता है. यह एक मोटर चालित stereotaxic साधन में एकीकृत बनाता हैप्रयोगों के लिए सर्जरी की एक बड़ी संख्या में प्रदर्शन करती है कि किसी भी प्रयोगशाला के लिए एक स्मार्ट विकल्प.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
लेखकों का खुलासा करने के लिए कोई प्रतिस्पर्धा वित्तीय हितों की है.
Acknowledgments
इस अध्ययन से नशीली दवाओं के सेवन अनुदान डीए 006886, और डीए 032270 पर राष्ट्रीय संस्थान द्वारा समर्थित किया गया.
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).
