Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Neuroscience

Opbouwen van een open-source Robotic Stereotaxische Instrument

Published: October 29, 2013 doi: 10.3791/51006

Summary

Dit protocol bevat de ontwerpen en software die nodig is om een ​​bestaande stereotaxisch instrument upgraden naar een robot (computer numeriek gestuurde CNC) stereotaxisch instrument voor ongeveer $ 1000 (met uitzondering van een boor).

Abstract

Dit protocol bevat de ontwerpen en software die nodig is om een ​​bestaande stereotaxisch instrument upgraden naar een robot (CNC) stereotaxisch instrument voor ongeveer $ 1000 (met uitzondering van een boor), met behulp van standaard industrie stappenmotoren en CNC besturingssoftware. Elke as heeft een variabele snelheidsregeling en kunnen gelijktijdig of onafhankelijk worden gebruikt. Flexibiliteit van de robot en open coderingssysteem (G-code) maken het geschikt voor het uitvoeren aangepaste taken die niet worden ondersteund door commerciële systemen. De toepassingen omvatten, maar zijn niet beperkt tot, het boren van gaten, scherpe rand craniotomies, schedel dunner, en het verlagen van elektroden of canule. Teneinde het schrijven van G-codering voor eenvoudige operaties versnellen, hebben wij aangepaste scripts die individuen toestaan ​​om een ​​operatie te ontwerpen zonder kennis van programmeren ontwikkeld. Echter, voor gebruikers om het meeste uit de gemotoriseerde stereotax krijgen, zou het nuttig zijn deskundig in mathematische programmering en G-codering (eenvoudige prog te zijnrammen voor CNC-bewerking).

De aanbevolen boor snelheid is hoger dan 40.000 tpm. De stappenmotor resolutie is 1,8 ° / Step, gericht op 0.346 ° / Step. Een standaard stereotax heeft een resolutie van 2,88 micrometer / stap. De aanbevolen maximale snijsnelheid is 500 micrometer / sec. De maximale aanbevolen jogtoerental is 3500 um / sec. De maximale aanbevolen boor grootte is HP 2.

Introduction

Stereotactische chirurgie knaagdier wordt gebruikt in een breed scala van toepassingen neurologie, zoals laesie 1, iontoforese 2, Microwire implantatie 3, 4 stimulatie en dunne schedel beeldvorming 5. Er zijn echter belangrijke hindernissen waarmee degenen die wensen om deze technieken, inclusief de steile leercurve voor het uitvoeren van nauwkeurige stereotactische chirurgie en de hoge kans op menselijke fouten toe te passen. Menselijke fouten zijn meet-en berekeningsfouten, evenals de lage nauwkeurigheid en reproduceerbaarheid van menselijke bewegingen. In een poging om deze storende fouten te verminderen, zou stereotactische chirurgen profiteren van een systeem dat ervoor zorgt dat alle chirurgische procedures identiek uitgevoerd in vakken. De reductie van fouten is een methode waarmee onderzoekers het gebruik van proefdieren, een hoofddoel van de National Institutes of Health voor dierproeven 6 minimaliseren. In een ideale wereld, alle stereotactic operaties zou perfect herhaalbaar binnen experimenten, en tussen laboratoria. Om dit probleem aan te pakken, hebben bedrijven nieuwe ultra-precieze stereotaxics en digitale displays ontwikkeld voor het lezen van metingen. Om menselijke fouten beweging te verwijderen, werden gemotoriseerde micro manipulatoren en stereotaxics commercieel geproduceerd, maar de hoge kosten kunnen onbetaalbaar voor een laboratorium met een beperkt budget. Ook de software is volledig eigendom, en kunnen niet worden gewijzigd door de onderzoeker om een ​​nieuw type operatie tegemoet.

Een betaalbare oplossing voor het menselijke fout probleem is om een ​​robot stereotax bouwen uit bestaande model een laboratorium, met behulp van standaard CNC-apparatuur. Vanwege een groeiende CNC hobbyist gemeenschap, de materialen zijn aanzienlijk goedkoper dan wetenschappelijke apparatuur. Hierdoor kan men een nauwkeurige CNC stereotaxische instrument, dat ook zeer flexibel en goedkoop te bouwen. Met een basiskennis van CNC-bewerkingscentrum en G-Code, individueelALS kan elke stereotactische operatie die zij denken te programmeren, zonder de beperkingen van de eigen software. En, met het oog op de productie van G-code voor eenvoudige operaties te versnellen, dit protocol bevat software waarmee de gebruiker om operaties (scherpe rand craniotomie, dunne schedel window, boren & implantaat verlagen) ontwerpen binnen point and click menu's. Deze programma's uitgang een voltooide g-code die direct kunnen worden uitgevoerd vanaf CNC software.

In alle, een gemotoriseerde stereotaxisch upgrade is ideaal voor degenen die belang hebben bij het verhogen van de nauwkeurigheid en de reproduceerbaarheid van de operaties, met behoud van de flexibiliteit en de lage kosten van een open source platform.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

  1. Bedraden de bipolaire stappenmotoren door schroeven de draden in de met de driver board connectoren die meegeleverd zijn. Draad kleuren op bipolaire stappenmotoren zijn gestandaardiseerd (figuur 1).
    Opmerking: De beschreven stappenmotoren hebben een resolutie van 1,8 ° / stap, gericht op 0.346 ° / stap. Een standaard stereotax heeft 3 mm/360 ° van reizen. De uiteindelijke resolutie is 2,88 micrometer / stap. De motoren zijn ook in staat fractionele stappen.
    1. Sluit de groene draad naar A +, sluit de zwarte draad naar A-, sluit de rode draad op de B + en de blauwe draad aan B-.
  2. Schuif de koppelingen over de stappenmotoren, let daarbij goed op de bevestigingsgaten af te stemmen, en zet ze met behulp van 12x M3 inbusschroeven (20 mm) (Figuur 2).
    1. Zorg ervoor dat de koppelingen goed zijn bevestigd aan de motoren.
      Opmerking: De 3D-modellen zijn exclusief discussies. De onderdelen zijn gelabeld met draad grootte, maar ze moeten worden aangeboord nadat ze zijnvervaardigd.
  3. Verwijder de stelschroeven van de duimgrepen op alle 3 assen van de stereotaxische instrument met een kleine inbussleutel. De duimgrepen zijn van schroefdraad, dus zet ze tegen de klok voor verwijdering. Houd de PTFE ringen op zijn plaats op de arm (Figuur 3).
  4. Schroef het draadeind van de kragen op de draadeinden van de armen stereotaxische instrument (figuur 3).
    1. Zorg dat er geen ruimte tussen de kragen en PTFE-O-ringen. Dit garandeert dat de coördinaten worden behouden wanneer de robot van richting verandert.
    2. Beveilig de kragen op de schroefdraad van de stereotaxisch armen met behulp 3x NF10-32 (1/4 inch) grippuntstelschroeven.
    3. Schuif elke motor en koppeling boven de kragen & stereotaxisch armen. Zorg ervoor dat de motoren zitten gelijk met de armen, en de set schroefgaten op de kragen line-up met het vlakke gedeelte van de motor assen (Figuur 4).
    4. Zet de couplers de stereotax behulp van de montagegaten en 6x NF10-32 (1/2 inch) grippuntstelschroeven (figuur 4).
    5. Bevestig de halsbanden om de motor assen met behulp 3x NF10-32 (1/4 inch) stelschroeven (figuur 4).
  5. Bereid de CNC driver board door elk van de controller pinnen om half stepping.
    Opmerking: Deze stappenmotor driver wordt geleverd als een blootgestelde printplaat. Een geval worden gebouwd, hoewel het niet nodig. Ook kan een aantal verschillende bipolaire stappenmotor drivers worden gebruikt. Als dat zo is, ervoor te zorgen dat de installatie-instructies worden gevolgd voor de specifieke board gekocht.
    1. Lijn alle 6 pins per stappenmotor op dezelfde manier. Half-stepping zorgt voor dubbel de stap resolutie in Graden / stap (figuur 5).
    2. Flip pin 1 naar de stand aan, pin 2 naar de stand uit, pin 3 naar de op positietie, pin 4 naar de stand uit, pin 5 naar de stand aan, en pin 6 op de uit-stand (figuur 5).
  6. Steek de motoren (X - Y - Z) in de stappenmotor driver, samen met de 12 V voeding. De correcte plaatsing is aangegeven op de bestuurder. Ook hechten de stepper driver op de seriële poort van een computer met behulp van een DB25cable (Figuur 6).
  7. Installeer CNC frezen software op een personal computer (deze zal moeten worden gevestigd in een chirurgisch gebied) volgens de standaard instructies. Eenmaal geïnstalleerd, opent u de software om de configuratie te beginnen.
    1. Configureer de software voor communicatie met de stappenmotoren.
      Opmerking: De volgende instructies zijn bedoeld voor gebruik met de TB6560 stappenmotor driver.
    2. Klik door de menu's van de software als volgt. Open → Config → Ports and Pins→ uitgangssignalen. Vul de prompt om Figuur 7 passen en druk toe te passen.
    3. Klik door de menu's van de software als volgt. Open → Config → Ports and Pins → ingangssignalen. Vul het prompt tot Figuur 8 passen en druk toe te passen.
    4. Klik door de menu's van de software als volgt. Open → Config → Ports and Pins → Motor uitgangen. Vul de prompt om Figuur 9 passen en druk toe te passen.
    5. Klik door de menu's van de software als volgt. Open → Config → Motor tuning. Vul de prompt om Figuur 10 passen en klik op Opslaan Axis Settings. Herhaal de vorige stap voor alle 3 assen met dezelfde waarden.
  8. Kalibreer de stereotax om de omvang van de CNC-software.
    Opmerking: De software is ontworpen voor standaard freesmachines, zodat zijn maateenheid niet evenredig aan de reis van een stereotaxisch instrument zal zijn.
    1. Stel de snelheid van de motoren 'tot 1 cm per minuut, en "jog" de stereotaxische instrument Z-as met PgUp / PgDn naar de dichtstbijzijnde millimeter.
      Opmerking: De maximale aanbevolen jogtoerental is 3500 micrometer / sec en de aanbevolen maximale snijsnelheid is 500 micrometer / sec.
    2. Zero de Z-as, en Jog de stereotaxische instrument 1 mm. De afgelegde afstand op de Z-as Mach3 is de "Scaling Constant". Machine coördinaten worden bepaald door de schedel coördinaten (mm) te vermenigvuldigen met de "Scaling Constant".
    3. Voer steekproeven van alle 3 de assen door het programmeren ervan om enkele bekende afstanden, en zorgen voor de bewegingen juist zijn. Als de stereotax reis is te ver of kort, dienovereenkomstig aan te passen de schaal constant.
      Opmerking: Eenmaal schaal is afgerond, kan het opgenomen aangepaste scripts worden gebruikt om g-code voor operaties genereren. Echter, is het sterk aanbevolen dat gebruikers die vertrouwd zijn met de g-code te worden voordat u automatisch te genererenoperaties. Dit is noodzakelijk voor het oplossen van problemen en het wijzigen van geautomatiseerde operaties.
  9. Bevestig de micro motor boor aan de stereotaxische instrument met behulp van de extra grote sondehouder. Opmerking: De minimale aanbevolen boor snelheid is 40.000 rpm.
  10. Automatisch genereren van G-code voor een scherpe rand craniotomie met 3 schedel schroefgaten.
    1. Plaats alle aangepaste scripts van de software tafel in een map op een pc.
    2. Open het script "SharpEdgeCraniotomy.m" en voer de code.
    3. Selecteer Beide om de vraag "Welk type van chirurgie wordt u uitvoeren?" (Figuur 11).
    4. Selecteer Aangepast om de hoeken van de schedel venster definiëren. Vul elke prompt om Figuur 12 passen.
    5. Definieer de X-en Y-posities van de craniotomie hoeken. Elke coördinaat moet in de juiste volgorde worden ingevoerd, volgens het voorbeeld in figuur 13
    6. Voer 3 in de prompt om 3 schedel gaten (figuur 14) te produceren.
    7. Selecteer Bepaal met behulp van coördinaten en de coördinaten van elk gat van de sjabloon in figuur 15.
      Opmerking: Als precieze coördinaten zijn niet belangrijk, er is een optie om de posities van de gaten 'wijzen en klikken op een afbeelding van een schedel rat. Posities worden automatisch gegenereerd.
    8. Definieer het boren parameters. Voor de eerste tests operatie, accepteert u de standaardwaarden.
      Opmerking: Deze waarden zijn afhankelijk van de stappenmotoren en de schedel van het dier. Elke rat ras en doellocatie heeft een iets ander schedel dikte. Voor de eerste paar operaties gebruik van dit apparaat, zijn bereid om de boordieptes testen en handmatig verwijderen van alle resterende schedel stukken. De waarden kunnen worden aangepast voor toekomstige operaties (figuur 16).
    9. Noem de G-code, wordt deze automatisch gegenereerd en saafgegraven tot de werkmap.
  11. Laad de g-code in het CNC frezen software en een test schedel in het stereotaxisch instrumenten oor bars.
    1. Torn de boor om Bregma met de pijltjestoetsen. Gebruik een lange jog snelheid (~ 5 inch / m) om de nauwkeurigheid te verzekeren.
    2. Start de boorkop roterende groter dan 38.000 tpm.
    3. Druk CycleStart, de stereotax zal vele doorgangen van dezelfde snit uitvoeren, op verschillende dieptes. Tussen elke pass, zal de stereotax pauzeren, zodat de chirurg kan voortzetten of afbreken snijden. Druk op Doorgaan Cycle (Alt-R) om verder te gaan snijden passeert.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Het eindresultaat van de operatie ontworpen in de methoden zal een rat schedel met een scherpe rand craniotomie, en 3 schedel gaten (figuur 17) zijn. Merk op dat de schedel gebruikt om de operatie aan te tonen was veel breder dan de prototypische schedel rat. De scherpe rand craniotomie worden gebruikt om een ​​Microwire matrix in de hersenen, voor hoge dichtheid neurale opnames voegen. De CNC stereotax kan ook worden gebruikt om de array met grote nauwkeurigheid verlagen. Software is in dit protocol kan de chirurg de parameters van een Microwire bepalen of canule verlagen. Scherp craniotomies kan ook worden gebruikt om grote delen van motorische cortex ontdekken voor sensorimotorische cognitieve experimenten.

De schedel gaten kan worden gebruikt schedel schroeven (Figuur 18) plaatst. Deze kunnen worden gebruikt als ankers voor tandheelkundig cement bij het aanbrengen van een hoofd podium aan het dier. De gaten kunnen ook worden gebruikt voor interne elektroden voegen in de hersenen. Deze elektroden kan worden gebruikt voor anesthesie of chronische opnamen. Echter, bij gebruik van de stereotax voor verdoofde opnemen, zorgen voor de stroom naar de motoren is uitgeschakeld voor het verzamelen van gegevens. De motoren elektrische eigenschappen kan ruis in de opname te induceren.

De CNC stereotax kan ook de productie van dunne schedel ramen met een grote mate van nauwkeurigheid (figuur 19). Deze vensters kunnen worden gebruikt voor in vivo optische beeldvorming verdoofde dieren. De uniformiteit van de dunne schedel maakt zelfs lichtinval, die noodzakelijk zijn voor de vergelijkende of kwantitatieve analyse van de optische beeldvorming gegevens.

Figuur 1
Figuur 1. Aansluitschema stappenmotor stekker.

"Src =" / files/ftp_upload/51006/51006fig2.jpg "/>
Figuur 2. Montage schema voor bevestiging van de koppelingen aan de stappenmotoren.

Figuur 3
Figuur 3. Montage schema voor het bevestigen van de halsbanden om de stereotaxische arm.

Figuur 4
Figuur 4. Montage schema voor het bevestigen van de motoren / koppelingen naar de kragen / stereotactische arm.

Figuur 5
Figuur 5. Schakelaar schema voor het instellen van de stappenmotor driver aan halve stappen.

Figuur 6
Figuur 6. Aansluitschema stappenmotor driver.

Figuur 7
Figuur 7. Configuratieschema voor uitgangssignalen in CNC-software.

Figuur 8
Figuur 8. Configuratieschema ingangssignalen CNC software.

Figuur 9
Figuur 9. Configuration diagram voor motoruitgangen in CNC-software.

Figuur 10
Figuur 10. Configuratie schema voor aanpassing van de motor in CNC-software.

Figuur 11
Figuur 11. Prompt voor het kiezen van het type chirurgie in de "operatie ontwerpen" software (sharpedgecraniotomies.m).

Figuur 12
Figuur 12. Prompt voor het kiezen van aangepaste of vooraf gestelde target coördinaten in de "operatie ontwerpen" software.

Figuur 13
Figuur 13. Prompt voor entering venster coördinaten (4 hoeken) in de "operatie ontwerpen" software.

Figuur 14
Figuur 14. Prompt voor het kiezen van het aantal schedel gaten in de "operatie ontwerpen" software.

Figuur 15
Figuur 15. Vraagt ​​om de keuze van de methode van het plaatsen schedel gaten, en voor het invoeren van het gat coördinaten in de "operatie ontwerpen" software.

Figuur 16
Figuur 16. Prompt voor het definiëren van het boren parameters in de "operatie ontwerpen" software.

Figuur 17 Figuur 17. Een schedel die het eindresultaat van het uitvoeren van de eerder ontworpen operatie.

Figuur 18
Figuur 18. Een schedel toont schedel schroeven ingebracht in een gat geproduceerd tijdens het voorbeeld operatie. De boren grootte zal diameter het gat en als gevolg daarvan de schroef maat te bepalen.

Figuur 19
Figuur 19. Toont de schedel uit het voorbeeld operatie, containinga dunne schedel venster, aangegeven met de pijlen. Merk op dat in het rechter paneel, (schedel verlicht van binnen)licht lijkt de dunne schedel venster gelijkmatig doordringen. Merk ook op dat het raam hoeft niet vierkant te zijn of bevatten 90 ° hoeken.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Het gebruik van automatische chirurgie apparatuur helpt om een ​​aantal van de meest voorkomende problemen in neurowetenschappelijk onderzoek te elimineren. Ten eerste, het gereedschap paden zijn 100% reproduceerbaar. Elke snede wordt gegarandeerd dezelfde locatie ten opzichte van Bregma. Anderzijds moeten experimentator fouten te verminderen. Hoewel veel onderzoekers zijn zeer ervaren chirurgen, duurt het een uitzonderlijke hoeveelheid van de praktijk om nog een competente chirurg geworden. Dit apparaat zal toelaten nieuwe studenten zeer nauwkeurige operaties snel en eenvoudig uitvoeren. Ten derde moet gemotoriseerde operatie inrichtingen het aantal dieren moesten een experiment 6 komen te beperken. Chirurgen zullen minder training nodig, en fouten zullen minder vaak worden gemaakt. Tenslotte, de gemotoriseerde stereotaxische staat is om meer precieze en accurate bewegingen dan de menselijke hand, waardoor meer resolutie coördineren keuze.

In de huidige neurowetenschap klimaat, is er een druk om de nauwkeurigheid van s te verhogen geweesturgical methoden en technieken. Het is niet langer genoeg om een ​​gebied van de hersenen als geheel te richten wanneer het duidelijk is dat kleinere subregio's bestaan, en dat ze kunnen functioneel verschillende zijn. Een voorbeeld komt van onderzoek gericht op micro-injecties in de hippocampus. Niet alleen mensen verlangen naar subregio's richten, zoals CA1 en CA3, maar zij willen dorsale en ventrale deelgebieden bestuderen binnen deze regio's 7. Echter, gericht op deze regio's met een handmatige chirurgische techniek is buitengewoon moeilijk. Het voordeel van de gemotoriseerde stereotaxische benadering is dat, zodra de juiste coördinaten van een doelgebied worden geïdentificeerd, kan elke toekomstige operatie worden naar de identieke locatie. Echter, het is belangrijk op te merken dat de morfologische verschillen in de schedel en de hersenen van de dieren nog enkele fout zal bijdragen aan operaties.

Ander veld die zouden profiteren van het automatiseren van operaties is chronisch microelektrode implantaties. Sommige labs proberenelektrodes verlagen in subregio's van de kernen, zoals de subregio van globus pallidus of ventrale pallidum 8. Het verlagen van elektroden met een gemotoriseerde stereotaxisch instrument zal niet alleen de nauwkeurigheid, maar moet opneembare neuron rendement te verhogen. Dit komt door het feit dat microwires schade veroorzaken bij het neergaan. De robot kan verlagen de elektroden langzamer dan menselijke handen en een constante snelheid, minimaliseren van schade aan axonen of neuronen die goed afferente het doelgebied kan zijn.

Mate van nauwkeurigheid van de robot moet ook gunstig voor degenen die beeldvorming door schedels, kwantitatieve maatregelen van optische dichtheid 9 verkrijgen. De hoeveelheid licht die kunnen binnengaan en verlaten door de schedel is afhankelijk van de schedel dikte. De gemotoriseerde stereotax kan waarborgen dat het gehele oppervlak van de dunne schedel venster heeft dezelfde diepte. Dit helpt licht doordringen het raam gelijkmatig over de geheleoppervlak.

Het is belangrijk om de beperkingen van het opgenomen operatie genereren van software toelichting. Eerst zullen alle hoeken worden afgerond tot de straal van de boor. Voor het boren code, de diameter van elke opening is afhankelijk van de diameter boren. Voor de dunne schedel raam en craniotomy codes, zal het centrum van de boor de snij pad volgen. Dit betekent dat de grootte van het venster zal toenemen aan alle kanten door de straal van de boorkop. Dit kan worden verholpen door het aftrekken van de straal van de boorkop van de hoek afmetingen. Ook voor de dunne schedel raam en craniotomy codes, de diepte van het boren is statisch op elke pass. Dit betekent dat het gehele venster wordt geboord dezelfde diepte, onafhankelijk van de kromming van de schedel. Dit is vooral belangrijk om te overwegen bij extreem laterale coördinaten, waarbij de schedel curves ventraal. Er zijn echter geen dergelijke beperkingen aan de hardware, en onderzoekers moeten niet de meegeleverde software. Met de juiste kennis van G-code, kunnen gebruikers operaties vanuit het niets die perfect overeenkomen met de contour van de specifieke schedel wordt gebruikt creëren. Ook kan elke gat groter is dan de huidige bit diameter worden gemaakt met eenvoudige cirkel interpolatie. Beweging in drie dimensies wordt alleen beperkt door de reizen van de stereotax, en de vaardigheid van de gebruiker op g-codering.

In alle, het automatiseren van chirurgie biedt een aantal voordelen voor een bescheiden prijs, en als zodanig, wordt een steeds populaire techniek 10, 11. Maar het is belangrijk om te erkennen dat de nauwkeurigheid van de robot hangt af van de kwaliteit bewerkingscentra, de juiste instelling en een goed begrip van hoe de CNC-machines te bedienen. Zolang onderzoekers bereid zijn om de tijd te nemen om de werking van deze gemotoriseerde stereotaxisch instrument te begrijpen, kunnen zij operaties beter presteren, met een betere reproduceerbaarheid, en met minder opleiding. Dit maakt de integratie van een gemotoriseerde stereotaxische instrumentexperimenten een slimme keuze voor elk lab dat een groot aantal operaties uitvoert.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

De auteurs hebben geen concurrerende financiële belangen openbaar te maken.

Acknowledgments

Deze studie werd ondersteund door het National Institute on Drug Abuse Grants DA 006.886, en DA 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.

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. 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).
  2. 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).
  3. 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).
  4. 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).
  5. 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).
  6. Pitts, M. Office of Laboratory Animal Welfare. Institutional animal care and use committee guidebook. , (2002).
  7. Yoon, T., Otto, T. Differential contributions of dorsal vs. ventral hippocampus to auditory trace fear conditioning. Neurobiol. Learn. Mem. 87 (4), 464-475 (2007).
  8. Root, D. H., et al. Differential roles of ventral pallidum subregions during cocaine self-administration behaviors. J. Comp. Neurol. 521 (3), 558-588 (2012).
  9. 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).
  10. 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).
  11. 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).

Tags

Neurowetenschappen chirurgische instrumenten computer aided manufacturing (CAM) Engineering Gedragswetenschappen stereotactische chirurgie Robotic Surgery programma herhalen Open-Source Computer Numerical Control G-Code CNC
Opbouwen van een open-source Robotic Stereotaxische Instrument
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Coffey, K. R., Barker, D. J., Ma,More

Coffey, K. R., Barker, D. J., Ma, S., West, M. O. Building An Open-source Robotic Stereotaxic Instrument. J. Vis. Exp. (80), e51006, doi:10.3791/51006 (2013).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter