DREAM implant: Başa sabitlenmiş ve serbest hareket eden farelerde kronik elektrofizyoloji için hafif, modüler ve uygun maliyetli bir implant sistemi

Araştırmamız, doğal karar verme ve kural öğrenmeyi incelemek için farelerde ve makaklarda sanal gerçeklik görevlerini ve kronik elektrofizyolojiyi kullanır. Anterior singulat korteks ile görsel korteks gibi duyusal bölgeler arasındaki etkileşimlere odaklanıyoruz. Ve bu yaklaşım, hedefe yönelik davranışlarda türe özgü veya genelleştirilebilir hesaplama stratejilerini anlamayı amaçlar.

Sanırım bir alan olarak, nöral hesaplamayı gerçekten anlamak istiyorsak, bunu hayvanlar kendileri için anlamlı ve doğal olan davranışlarla meşgul olurken yapmamız gerektiğini fark etmeye başlıyoruz. Dolayısıyla, aynı zamanda nöronal aktiviteyi de kaydetmek istiyorsak, ihtiyacımız olan şey hem sağlam hem de hayvanlarımız için rahat olan implantlardır. Teknik olarak, en büyük zorluğun, hayvanların karmaşık davranışlarla meşgul olurken aynı zamanda yüksek verimli nöronal kayıtlar elde etmek olduğunu düşünüyorum.

Ve daha genel olarak, elektrofizyolojinin belki de daha az finansmana veya daha az teknik kaynağa sahip laboratuvarlar için daha erişilebilir hale gelmesinin çok önemli olduğunu düşünüyorum, böylece hangi laboratuvarda çalışırsanız çalışın harika fikirlerin harika deneylere dönüştürülmesi için oyun alanını eşitleyebiliriz. Laboratuvarımız, farelerin ve maymunların nöronal ve davranışsal ölçümlerini, aynı doğal sanal ortamdaki yiyecek arama görevlerini doğrudan karşılaştırır. Ve bunu yaparak, aslında birçok hesaplama dinamiğinin ve deneyimledikleri davranışsal durumların doğrudan aynı olduğunu bulduk.

DREAM implant, alanında zaten var olan avantajların birleşimidir. Hafif ve kompakt olmasının yanı sıra modülerdir, elektrot yerleşiminde esnektir ve deneysel maliyeti düşüren kurtarılabilir bir mikro sürücüye sahiptir. Başlamak için, silikon probun topraklama kablosuna 0,05 inçlik bir lehim kuyruğu soketi lehimleyin.

Mikro sürücü gövdesindeki vidayı, mikro sürücü mekiği tamamen yukarı doğru geri çekilecek şekilde çevirin. Mikro sürücüyü, mikro sürücü tutucusuna yatay olarak yerleştirin. Mikro sürücü tutucusuna küçük bir parça yapışkan macun yerleştirin.

Ardından, mekiğin üzerine küçük bir damla silikon alçı yerleştirin. Probu esnek kablo ile mikro sürücünün mekiğine yerleştirin. Ardından, esnek kabloyu, kablonun alt kenarı mikro sürücü mekiğinin alt kenarıyla buluşana kadar yavaşça mikro sürücünün üst kısmına doğru çekin.

Probun baş aşaması konektörünü tutucunun üst kısmındaki yapışkan macunun üzerine yerleştirin. Esnek kablodan kaçınarak elektrot gövdesi ile mekik arasına küçük bir damla siyanoakrilat yapıştırıcı uygulamak için 27 gauge bir iğne veya mikro fırça kullanın. Amplifikatörü silikon sıva kullanarak taç halkasına takın.

Ardından, esnek kabloyu amplifikatöre takın ve bağlantıyı ve kabloyu ince bir silikon sıva tabakasıyla kaplayın. Bakır ağ kesimini küçük damla epoksi reçine ile Faraday kafesine sabitleyin. Başlamak için, tüm steril cerrahi aletleri steril çalışma platformuna yerleştirin.

Anestezi uygulanmış farenin traşlı bölgesini pamuklu çubuklar kullanarak iyot bazlı bir dezenfektan ve alkolle defalarca dezenfekte edin. Fareyi kulak çubukları ve burun tutucu kullanarak stereotaktik bir çerçeveye yerleştirin. Anestezi derinliğini doğrulamak için bir pençe çimdikleme yapın.

Küçük bir cerrahi makas kullanarak, kafatasının üstündeki deride badem şeklinde bir açıklık açın ve lambda sütürünün hemen arkasından gözlerin arasına kadar uzanın. Deri altı zarını ve periosteuumu çıkarmak için kesmeye devam edin. Ardından, yumuşak zar dokusunu çıkarmak için kafatasını bir neşter bıçağıyla çizin.

Kafatasının yüzeyini pürüzlendirmek için neşterin ucu ters çevrilmiş şekilde çapraz bir şekilde dikkatlice çizin. Kaslar beyinciğin üstündeki kafatasının kenarına geri itilene kadar lambda sütürünün yanlarına bağlı boyun kaslarını nazikçe kaşımak ve itmek için bir neşter bıçağı ve steril pamuk tomurcukları arasında geçiş yapın. Cilt ve kafatası kenarları arasına küçük bir damla siyanoakrilat yapıştırıcı uygulamak için 1 mililitrelik bir şırınga kullanın.

Ekstra yapışma için kafatasına diş çimentosu astarı uygulayın ve ultraviyole ışıkla sertleştirin. Bregma veya lambdaya göre prob implantasyonu için hedef yeri bulun ve etrafındaki kraniyotomiyi cerrahi bir işaretleyici ile ana hatlarıyla belirtin. Diş çimentosu kullanarak kafa plakasını kafatasına sabitleyin.

Bir diş matkabı ile beyin bölgelerinin üzerine başlık pimlerinin genişliğinde küçük bir çapak deliği açın. Steril salini bir şırınga kullanarak kraniotomi üzerine damlatın ve dökülmeyen mendillerle çıkarın. Her kraniyotomiye nazikçe bir topraklama pimi yerleştirin ve başlık pimlerinin etrafına çimento uygulayın.

Ardından, sabit hareketlerle kenarda hareket ederek daha büyük bir kraniyotominin ana hatlarını delin. Kemiğin delinmiş kısmının direncini test etmek için, ince forseps ile hafifçe üzerine itin. Silikon problu mikro sürücüyü mikro sürücü tutucusuna yerleştirin.

İstenen hedef beyin bölgesine ulaşmak için stereotax kolunu açın. Taç halkasını takılı amplifikatör ile mikro sürücü tutucusunun arkasındaki üç dikey pime yerleştirin. Mikro sürücüyü kraniotominin yaklaşık 0,5 milimetre yakınına indirin, ardından toprak veya referans başlık pimlerini bağlamak için forseps kullanın.

Stereotaktik kolu mikro sürücü ile kraniotominin üzerine yerleştirin. Prob şaftı hedef alandaki duraya temas edene kadar mikro sürücüyü indirin. Mikro sürücünün tabanını yerine yerleştirin.

Taban ile kafatası arasındaki boşluğu diş çimentosu ile kaplayın. Ardından, silikon probu beynin üzerine indirin. Prob sapları beyne temas ettiğinde, probu hızlı bir şekilde yaklaşık 250 mikrometre indirin.

Prob korteksin yüzeyinden kırıldıktan sonra, daha yavaş bir hızda indirin. 1 mililitrelik bir şırınga kullanarak, kraniyotomiye küçük bir damla silikon elastomer dağıtın. Silikon elastomeri eşit miktarda kemik mumu ve mineral yağ karışımı ile kaplayın.

Diş çimentosu katılaştığında, mikro sürücü tutucusunu bir Alyan anahtarıyla gevşetin. Tutucuyu yaklaşık 1 santimetre kadar nazikçe geri çekin, böylece mikro sürücü bağımsız olur ve prob amplifikatörü veya konektörü, esnek kabloyu germeden implant tutucusuna sabit kalır. Önceden hazırlanmış kurma kolunu ve Faraday ağını, açıklıktaki kafesi gererek ve mikro sürücü ve esnek kablonun üzerine yatay olarak yerleştirerek kafa plakasının etrafına yerleştirin.

Ardından, diş çimentosu ile baş plakasına sabitleyin. Prob konektörü veya başlık ile Faraday taç halkasını taç üzerine yerleştirin, prob amplifikatörü veya konektörü için entegre tutucuyu Faraday tacı üzerinde girintili bir X ile işaretlenmiş alanla hizalayın. Her bir halka bağlantı noktasında bir damla diş çimentosu ile halkayı Faraday kafesine sabitleyin.

Sabitlendikten sonra, stereotaktik kolu mikro sürücü tutucusu ile tamamen geri çekin. Prob amplifikatörünü veya konektörü kayıt donanımına bağlayın ve bir nöronal sinyal kaydı başlatın. Prob henüz hedef konumuna ulaşmadıysa, nöronal sinyalleri izlerken probu indirmek için mikro sürücü vidasını yavaşça saat yönünün tersine çevirin.

Prob boyunca nöro yerel alan potansiyelleri göründüğünde, test kaydını sonlandırın ve headstage konektörünün bağlantısını kesin. Faraday kafesini kendinden yapışkanlı veteriner sargısı ile örtün.