Bir geliştirilmiş çoklu tetrot hiper motor yapımı fareler davranışlar içinde büyük ölçekli sinirsel kayıt için
May 9th, 2018
Biz on sekiz bağımsız olarak ayarlanabilir tetrodes ile 3D yazdırılabilir bir hipersürücü inşaatı mevcut. Hiper-sürücüyü özgürce bir birkaç hafta boyunca fareler davranışlar içinde beyin etkinliklerini kaydetmek için tasarlanmıştır.
Bu prosedürün genel amacı, serbestçe davranan sıçanlarda beyin aktivitesinin incelenmesi için bağımsız olarak ayarlanabilen birden fazla elektrotlu bir kayıt cihazı oluşturmaktır. Dolayısıyla bu yöntem çok heyecan verici çünkü özel navigasyon, karar verme ve diğer bilişsel süreçlerle ilgili çeşitli soruları yanıtlamaya yardımcı olacak. Bu hiper sürücünün ana avantajı, elde edilmesi kolay malzemeler kullanarak beyinde güvenilir nöro kayıt sağlamasıdır.
Bu yöntem özellikle sıçanlarla kullanılmak üzere tasarlanmış olsa da, insan olmayan primatlar gibi benzer veya daha büyük kafa boyutlarına sahip herhangi bir türle kullanılabilir ve böylece birçok türün araştırılmasına izin verir. Bu yönteme yeni başlayanlar, adımların hazırlanmasında yer alan nüanslarla mücadele edebilir, çünkü başarılı bir sürüş sağlayabilecek bu hileleri geliştirmek için gereken belirli bir deneyim ve doğruluk düzeyi vardır. Farklı boyutlarda matkap uçları kullanarak 3D baskılı çekirdekteki delikleri genişleterek başlayın.
0.61 topraklama kablosu açık delikleri için 12 milimetre çap kullanın. 18 tetrode açık delik için önce 0,66 milimetrelik bir uç kullanın ve ardından 0,71 milimetrelik bir uçla genişletin. 18 kılavuz çubuk kör deliği için 0,84 milimetre çapında bir uç kullanılır.
Ardından, çekirdeğin üstündeki iki açık deliği ve kalan sekiz kör deliği 0,80'lik bir dokunuşla geçirin. Kör delikler için bir alt musluk kullanın. 3/8-24 kalıp kullanarak çekirdeğin tabanında dış dişler oluşturun.
Kalıbı, hiper sürücü somunu yeni dişlerin üzerine oturacak şekilde düzgün bir şekilde ayarlayın. İstenen topraklama kablosu sayısına bağlı olarak, çekirdekteki topraklama kablosu deliklerine altı milimetre uzunluğunda birden fazla 23 gauge metal boru segmenti yerleştirin ve gerekirse yapıştırın. Topraklama kablosu kanüllerinin dış uçlarını çekirdek ile aynı hizaya gelene kadar törpüleyin ve ardından kanülleri 0,30 milimetre çapında bir çelik tel ile temizleyin.
Ardından, 18 adet 08015.88 milimetre uzunluğundaki düz başlı vida kafasını çekirdekteki yuvalara tam olarak yerleştirin. Bu işlem sırasında vidaları bükmeyin veya dişlere zarar vermeyin. Çubuk konumlandırma kompleksini çekirdek istasyonuna kullanarak, 0,89 milimetre çapında 18 adet 17 milimetrelik kaynak çubuğunu çekirdekteki kılavuz çubuk deliklerinin üzerine yerleştirin ve vidalarla yıkanana kadar yaklaşık beş milimetre aşağı çekiçleyin.
Gerekirse kaynak çubuklarının ve vidaların konumlarını düzeltin, ardından çekirdekteki çubukların dış yönlerini sabitlemek için merkezi omuz vidasını ve çubuk konumlandırma kompleksindeki çevreleyen altı vidayı sıkın. Somunu çubuk konumlandırma kompleksi ile çekirdeğe vidalayın ve stereoskop altında daha kolay konumlandırma sağlamak için çekirdeği hiper sürücü tutucusuna yerleştirin. Vidaları çekirdeğe sabitlemek için yuvaları seyreltik diş çimentosu ile doldurun.
Diş çimentosu çok kalınlaşmadan önce bir seferde iki ila üç yuvayı doldurun. Kalkanla düzgün bir uyum sağlamak için çekirdek üzerindeki fazla diş çimentosunu kazıyın, ardından 15 dakika kurumaya bırakın. Ardından, vidaları ve çubukları ince süper yapıştırıcı ile çekirdeğe yapıştırın ve 15 dakika kurumaya bırakın.
3D baskılı mekikteki iki dış deliği matkap uçlarıyla temizleyin ve genişletin. Daha küçük delik için 0,61 milimetre çapında bir uç ve daha büyük delik için 0,89 milimetre çapında bir uç kullanın. Mekik cıvatasını, doğru yönlendirmeyi sağlayarak cıvata tutucu tabanına yerleştirin.
Ardından cıvata tutucu kapağını kapatın. Cıvata tutucuyu sıkıca tutun ve 0.80 derecelik bir dokunuşla kapaktaki delikten yavaşça geçirin. Pürüzsüz olana kadar iki veya üç kez dokunun.
Ardından mekik cıvatasını, daha küçük açıklığı olan taraftan mekiğe yerleştirin. Mekik-mekik cıvata kompleksini mikro sürücü montaj istasyonu tabanına baş aşağı yerleştirin. Ardından, 23 gauge metal borunun 15 milimetrelik bir segmentinin her iki ucunu da düzleştirin, ardından boruyu istasyon kapağındaki yuva tarafından yönlendirilen 0,61 milimetre çapındaki deliğin üzerine yerleştirin.
Üst ucu istasyon kapağıyla aynı hizaya gelene kadar kanülü deliğe çekiçle sokun. Kanülün üst ucunun dış yarısını bir zımpara tekerleği ile çıkarın. Kanülü 0,30 milimetre çapında metal tel ile temizleyin.
Ardından, mekik cıvatalarını mekiğe yapıştırmamaya dikkat ederek ince süper yapıştırıcı kullanarak kanülü mekiğin üzerine yapıştırın. En az 18 mikro sürücü hazırlayın. Mikro sürücüleri mikro sürücü rafında test edin.
Mekik cıvatasının mekik içinde düzgün bir şekilde dönebildiğinden ve tüm mikro sürücünün dişli çubuğun uzunluğu boyunca serbestçe hareket ettiğinden emin olun. Kılavuz kanülleri hiper sürücü çekirdeğine yerleştirmek için, ısıyla daralan makaronları çıkararak başlayın ve demet boyunca dört milimetrelik bir silikon boru segmentini lehimli-lehimsiz sınıra kaydırın. Merkezi deliği genişletmek için yarığı hiper sürücü ara parçasına sıkıştırın ve ara parçanın silikon tüpün etrafında kaymasına izin verin.
Ara parça silikon tüpün ortasına oturduğunda kamayı çıkarın. Daha sonra, her bir kanülden 10 santimetre uzunluğunda 0,18 milimetre çapında metal tel segmentleri yerleştirerek hiper sürücü çekirdeğindeki belirli bir tetrode deliğine demet içindeki kılavuz kanüllerin konumlarını düzenleyin ve işlem sırasında tellerin veya kanüllerin herhangi bir şekilde çaprazlanmasını önleyin. Yerinde tutmak için tellerin ucunu bükün.
Kanülleri çekirdekteki ilgili deliklerinden itin, her bir kanülün serbest ucu tetrode deliğinin üst ucunun en az iki milimetre dışında olana kadar aralarında bükülme veya geçiş yapmamaya dikkat edin. Ara parçanın dönmesini önlemek için dikkatli olarak somunu çekirdeğe vidalayarak ara parçayı sabitleyin. Göreceli konumlarını sabitlemek için çekirdeğin üstünden kanüllerin birleşim yerine çok seyreltik bir damla diş çimentosu uygulayın.
Kılavuz telleri demetin lehimli ucundan kesin ve serbest uçtan geri çekerek kanüllerden çıkarın. Mikro sürücüleri çekirdeğin her bir dişli çubuğuna yavaş ve dikkatli bir şekilde yükleyin. 23 gauge mikro sürücü kanülünün tetrode deliğine sorunsuz bir şekilde girdiğini, 30 gauge kılavuz kanülünün 23 gauge mikro sürücü kanülüne sorunsuz bir şekilde girdiğini ve mekik cıvatasının dişli çubuk boyunca düzgün bir şekilde döndüğünü onaylayın.
Mikro sürücüleri, dişli çubukların alt ucunun bir ila 1,5 milimetre yukarısına kadar vidalayın. Daha sonra 18 parça poliamid boruyu, kılavuz kanül demetinin uzunluğu artı yedi milimetre olan 43 milimetrelik segmentlere kesin. Her tüpü 0,8 milimetre çapında çelik tel ile temizleyin.
Çekirdeği ters çevirin, poliamid tüpleri lehimli uçtan kılavuz kanüllere dikkatlice yerleştirin ve sonuna kadar itin. Ardından çekirdeği dik çevirin ve poliamid tüpünün üst ucunu kalın süper yapıştırıcı ile mikro sürücü kanülüne yapıştırın. Çekirdeği baş aşağı yerleştirin ve yapıştırıcının 15 dakika kurumasını bekleyin.
Kuruduktan sonra, ekstra poliamid boruyu üst uçta kesin ve mikro sürücü kanülünün 0,5 ila bir milimetre dışında bırakın. Topraklama kablolarını monte etmek için önce kaplanmış çelik telden 25 ila 30 milimetre uzunluklarda kesin. Daha sonra tellerin her iki ucundan iki milimetre plastik yalıtımı soyun ve her birinin bir ucunu altı ila sekiz milimetre uzunluğunda 30 gauge kanülün her iki tarafına yerleştirin.
İlgili kablolara olan bağlantıyı sabitlemek için her kanülün bu ucunu düzleştirin. Son olarak, 30 gauge kanülün yuvarlak ucunu çekirdekteki topraklama kablosu kanülünün üst ucuna yerleştirin ve yerleştirmeyi sıkı hale getirmek için bastırın. Ardından, yazılı protokoldeki talimatlara göre çok tetrode hiper sürücünün montajını tamamlayın.
Bu dağılım grafiği, post rinal kortekste bulunan bir tetrodun iki elektrotundan kaydedilen sivri uçların tepeden tepeye genlikleri arasındaki ilişkiyi gösterir. Her nokta bir sivri uca karşılık gelir. Sivri uç kümelerinin aynı hücreden kaynaklanması muhtemeldir.
Dört küme burada görüldüğü gibi renk kodludur. Önceki dağılım grafiğinde gösterilen renk kodlu hücrelerin dört tetrode kanalının tümünden gelen ortalama spike dalga biçimleri burada görülmektedir. Sıçan serbestçe yiyecek ararken medial entorinal kortekste bulunan dört farklı tetroddan aynı anda kaydedilen teta frekans aralığındaki yerel alan potansiyelinin izleri burada görülmektedir.
Bu prosedürü denerken, tüm parçaların birbirine düzgün bir şekilde oturduğundan emin olmak için tüm prosedür boyunca hassas bir şekilde çalışmak önemlidir. Ayrıca, yaralanmayı önlemek için demo aracıyla çalışırken dikkatli olun ve uygun KKD kullanın. Bu videoyu izledikten sonra, davranan sıçanlarda kronik nöro kayıtlar için birden fazla tetrod taşıyan bu gelişmiş hiper sürücülerin nasıl oluşturulacağını iyi anlamış olmalısınız.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
Genel Bakış
Bu çalışma, serbestçe davranan sıçanlar üzerinde uzun süreler boyunca beyin aktivitesini kaydetmek için tasarlanmış, 3D baskı yapabilen bir hipersürücü tanıtmaktadır. Hipersürücü, on sekiz bağımsız olarak ayarlanabilir tetrodu kapsamakta olup, uzamsal navigasyon ve karar verme gibi bilişsel süreçler hakkında önemli bilgiler sağlamaktadır.
Çalışmanın Temel Bileşenleri
Bilim Alanı
- Nörobilim
- Elektrofizyoloji
- Davranış Çalışmaları
Arka Plan
- Beyin aktivitesini anlamak, bilişsel işlevler hakkındaki bilgiler için kritik öneme sahiptir.
- Mevcut nöron kayıt cihazlarının bağımsızlık ve ayarlama konusunda sınırlamaları vardır.
- Önerilen hipersürücü, kolayca temin edilebilen malzemeler kullanarak güvenilir kayıtlar sunmaktadır.
Çalışmanın Amacı
- Birden fazla elektrotun esnek pozisyonlandırılmasını sağlayan bir cihaz inşa etmek.
- Hayvan modellerinde beyin aktivitesinin uzun süreli izlenmesini kolaylaştırmak.
- Çeşitli bilişsel süreçler üzerindeki araştırmaları türler arasında ilerletmek.
Kullanılan Yöntemler
- Bu çalışma, elektrot yerleşimi için özel bir 3D baskılı hipersürücü kullanmaktadır.
- Biyolojik model serbestçe davranan sıçanlara odaklanır, ancak daha büyük türler için uyarlanabilir.
- Optimal cihaz hazırlığı için ayrıntılı adım adım montaj talimatları sağlanmıştır.
- Yöntem, kayıt sisteminin inşasında doğruluk ve deneyime vurgu yapmaktadır.
Ana Sonuçlar
- Hipersürücü, birden fazla elektrodun bağımsız ayarlanmasını başarıyla destekler.
- Çeşitli bağlamlarda beyin işlevini incelemek için önemli olan uzun süreli kayıtları mümkün kılar.
- İnşa süreci, deneysel ortamda hem işlevselliği hem de kullanım kolaylığını ele almaktadır.
Sonuçlar
- Bu çalışma, güvenilir ve çok yönlü beyin aktivitesi kaydı için yeni bir yaklaşımı göstermektedir.
- Hipersürücü, serbestçe davranan hayvanlarda bilişsel mekanizmaların anlaşılmasını artırır.
- Çoklu türlerde potansiyel uygulamalar da dahil olmak üzere, araştırma olanaklarını genişleten sonuçlar içermektedir.
Sıkça Sorulan Sorular
Executive Industry Relevance
Large-scale, chronic neural recording in freely behaving animal models is critical for validating neurobiological targets and de-risking mechanistic hypotheses in CNS drug discovery. The improved multi-tetrode hyperdrive enables precise, stable, and scalable in vivo electrophysiology, supporting translational continuity from early discovery through preclinical research. Its modular, 3D-printable design facilitates rapid adaptation for diverse experimental needs and species, enhancing portfolio flexibility and predictive confidence.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables high-resolution interrogation of neural circuits underlying cognitive and behavioral phenotypes.
- Supports functional target validation by capturing action potentials and local field potentials from multiple brain regions.
- Facilitates mechanistic de-risking through simultaneous multi-site recordings in disease-relevant systems.
- Improves predictive confidence for CNS target engagement and pathway modulation.
Screening & Assay Development
- Provides validated, reproducible neural recording platforms for compound screening in vivo.
- Standardizes electrode placement and signal acquisition, supporting quantitative assay development.
- Enables scalable, multi-tetrode configurations for parallelized data collection and screening throughput.
- Delivers robust, quantitative outputs for reliable compound evaluation in behavioral models.
Translational & Preclinical Research
- Aligns neural activity readouts with translational biomarkers relevant to CNS disorders.
- Maintains continuity from discovery-stage neural circuit interrogation to preclinical efficacy studies.
- Supports risk-adjusted advancement decisions by providing longitudinal, high-fidelity neural data.
- Facilitates adaptation to larger animal models, broadening translational relevance.
Pipeline & Workflow Integration
This hyperdrive technology integrates into the discovery-to-preclinical continuum, enabling seamless progression from hypothesis testing to lead identification and translational validation.
- Discovery Biology: Supports rigorous hypothesis testing and pathway clarification via chronic, multi-site neural recordings.
- Screening: Delivers reproducible, quantitative electrophysiological outputs for in vivo assay readiness.
- Analytics: Provides high-density spike and field potential data for robust statistical comparison across experimental conditions.
- Translational Research: Enables alignment of rodent neural signatures with human-relevant biomarkers when supported by model selection.
- Enterprise Reuse: Modular, 3D-printable design allows rapid adaptation and reuse across multiple programs and species.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in CNS target validation.
- Operational Value: Enhances standardization, reproducibility, and scalability of in vivo neural recording workflows.
- Strategic Value: Improves go/no-go decision quality and capital efficiency by enabling robust, longitudinal data collection.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization and advancement of CNS assets based on high-fidelity neural data.
Implementation Considerations
- Requires technical expertise in microdrive assembly and in vivo electrophysiology.
- Needs access to 3D printing, precision machining, and electrophysiological recording infrastructure.
- Demands rigorous cross-team standardization for device construction and data acquisition protocols.
- Adaptable to various rodent and larger animal models with appropriate design modifications.
- Precision and experience are critical to ensure device reliability and data quality.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:04
Title
1:02
Assembly of the Hyperdrive Core
3:35
Assembly of the Microdrive
5:13
Insertion of the Guide Cannulas into the Hyperdrive
6:42
Assembly of the Microdrives onto the Hyperdrive Core
7:59
Assembly of the Ground Wires
8:43
Results: Neural Activity Recordings from a Newly Built Hyperdrive
9:30
Conclusion
