Vi presenterer byggingen av en 3D-printable hyperdrive atten uavhengig justerbare tetrodes. Hyperdrive er laget for å registrere hjerneaktiviteten i fritt oppfører seg rotter over en periode på flere uker.
Overvåking aktivitet mønstre av en stor bestand av neurons over mange dager i våken dyr er en verdifull teknikk innen systemer nevrovitenskap. En viktig del av denne teknikken består av den nøyaktige plasseringen av flere elektroder til ønsket hjernen regioner og vedlikehold av deres stabilitet. Her beskriver vi en protokoll for bygging av en 3D-printable hyperdrive, som inkluderer atten uavhengig justerbare tetrodes, og er spesielt utformet for i vivo ekstracellulære nevrale opptak i fritt oppfører seg rotter. Tetrodes knyttet til Microdrive kan enten være individuelt Avansert i flere områder av hjernen langs sporet, eller kan brukes til å plassere en rekke elektrodene i et mindre område. Flere tetrodes tillate samtidig undersøkelse av action potentials fra dusinvis av individuelle neurons, samt lokale feltet potensialer fra populasjoner av nerveceller i hjernen under aktiv atferd. I tillegg inneholder utformingen for enklere 3D tegning programvare som kan enkelt endres for ulike eksperimentelle behov.
I feltet av systemer nevrovitenskap studere forskere nevrale korrelerer underliggende kognitive prosesser som romlig navigasjon, minne og beslutningsprosessen. For disse typer studier er det avgjørende å overvåke aktiviteten til mange individuelle neurons under dyr oppførsel. De siste tiårene, er to viktige fremskritt gjort eksperimentelle tilfredsstiller for ekstracellulære nevrale opptak i små dyr1,2,3. Først var utviklingen av sperrende, en bunt av fire microwires brukes til å registrere nevrale aktivitet av neurons samtidig1,2,4. Differensial signal amplituder aktivitet over fire kanaler for et sperrende gir isolasjon av personlige Nevron aktivitet fra mange samtidig opptak celler5. I tillegg tillater fleksibel natur microwires større stabilitet av sperrende minimere relative forskyvning mellom sperrende og celle målgruppen. Tetrodes er nå mye brukt i stedet for en enkelt elektronen for mange hjernen studier i ulike arter, inkludert gnagere1,2,6, primater7og insekter8. Andre var utviklingen av en hyperdrive bærer flere uavhengig bevegelig tetrodes, som tillater samtidig overvåking av nevrale aktivitet fra større bestander av neurons fra flere opptak steder3, 9,10,11,12.
Tilgjengeligheten av en pålitelig og rimelig flere sperrende opptaksenhet for liten dyrene er begrenset. Den klassiske hyperdrive, opprinnelig utviklet av Bruce McNaughton13, har blitt brukt for neural opptak i fritt oppfører seg rotter i mange laboratorier i de siste to tiår9,10,14, 15. imidlertid tekniske årsaker, de opprinnelige komponentene som trengs for å bygge McNaughton stasjonen er nå svært vanskelig å gjøre og er ikke kompatible med nylig forbedret datagrensesnitt oppkjøpet. Andre godt akseptert utformingen av hyperdrive krever Microdrive å være individuelt håndlaget, som kunne gi inkonsekvente resultater og forbruker betydelig tid12. For å registrere nevrale aktivitet fra ulike områder av hjernen i oppfører rotter, utviklet vi en ny hyperdrive bruker stereolithographic teknologi. Vi søkte å tilfredsstille følgende krav: (1) nye hyperdrive må tillate nøyaktige forskyvning av tetrodes i hjernen og gi stabil opptak fra flere målrettingsregioner. (2) nye hyperdrive må være kompatibel med magnetiske quickclip systemet nylig utviklet for å tillate enkel tilkobling; og (3) nye hyperdrive kan gjengis nøyaktig med materialer som er lett tilgjengelig. Her gir vi en teknikk for å bygge 3D-printable hyperdrive inneholder atten uavhengig bevegelig tetrodes, basert på McNaughton design. I protokollen, beskriver vi detaljene av fabrikasjon prosessen med den nye hyperdrive, som vi har brukt med hell posten single-Nevron handling potensialer og lokale feltet potensialer fra postrhinal og mediale entorhinal halvdelene ukene i et fritt oppfører seg rotte under naturlige foraging oppgaver.
Her beskriver vi prosessen med å lage en nyutviklet hyperdrive består av atten uavhengig bevegelig tetrodes. Stasjonen kan konstrueres fra rimelig deler kjøpt på mange tilgjengelige jernvarehandlere, kombinert med komponenter laget av stereolithographic utskrift. Hyperdrive kan bli kronisk implantert på en rottes skull bruke standard kirurgiske prosedyrer og er dugelig av innspillingen ekstracellulære nevrale aktivitet mens dyret utfører ulike atferdsmessige oppgaver.
Hyperdrive beholde…
The authors have nothing to disclose.
Vi takker Moser laboratoriet ved Kavli Institute for systemer nevrovitenskap og senter for Neural Beregningsdato, universitetet for vitenskap og teknologi, den kroniske nevrale rapporteringsprosedyrene i rotter. Dette arbeidet ble støttet av NIH grant R21 NS098146 og menneskelige Frontier vitenskap Program langsiktig fellesskap LT000211/2016-L til L. Lu.
Welding rod | Blue Demon | ER308L-035-01T | Stainless steel, 0.035" in diameter |
Screw | McMaster | 91771A060 | Stainless steel, flat head, 0-80 thread, 5/8" in length |
Screw | McMaster | 91772A051 | Stainless steel, pan head, 0-80 thread, 5/32" in length |
Screw | McMaster | 92196A056 | Stainless steel, socket head, 0-80 thread, 5/16" in length |
Screw | McMaster | 92196A055 | Stainless steel, socket head, 0-80 thread, 1/4" in length |
Screw | McMaster | 95868A131 | Nylon, socket head, 2-56 thread, 3/16" in length, black |
Screw nut | McMaster | 90730A001 | Stainless steel, narrow hex, 0-80 thread |
Shoulder screw | McMaster | 90298A213 | Stainless steel, 8-32 thread, 3/16" in diameter, 1/4" in length |
Cup screw | McMaster | 92313A105 | Stainless steel, 4-40 thread, 3/16" in length |
Thumb screw | McMaster | 94323A592 | Nylon, 8-32 thread, 3/8" in length, black |
Magnet | Apex | M3X1MMDI | Neodymium, 3 mm X 1 mm disc |
Metal tubing | Small Parts | B00137QHNS | Stainless steel, 23 gauge, 0.0253" OD, 0.013" ID, 0.006" wall |
Metal tubing | New England Small Tube | Custom-made | Stainless steel, 30 gauge, 0.012/0.0125" OD, 0.007/0.008" ID, full hard |
Heat-shrink tubing | McMaster | 7856K72 | 0.09" ID before shrinking, blue |
Silicone tubing | A-M Systems | 807300 | 0.040" ID, 0.085" OD |
Polyimide tubing | A-M Systems | 823400 | 0.0045" ID, 0.0005" wall |
Ground wire | A-M Systems | 791500 | 0.005" bare, 0.008" coated, half hard |
Tetrode wire | California Fine Wire | Custom-made | 0.0007" in diameter, platinum-iridium (90%-10%), HML and VG coating |
EIB | Neuralynx | EIB-72-QC-Large | |
Gold pins | Neuralynx | large EIB pins | |
Tap | Balax | 01302-000 | M1.2 thread size |
Tap | McMaster | 2522A811 | 0-80 thread size, bottoming |
Tap | McMaster | 2522A771 | 0-80 thread size, plug |
Tap | McMaster | 26955A94 | 3/8"-24 thread size, bottoming |
Tap | McMaster | 2522A713 | 2-56 thread size |
Tap | McMaster | 2522A715 | 4-40 thread size |
Tap | McMaster | 2522A718 | 8-32 thread size |
Die | McMaster | 2576A457 | 3/8"-24 thread size, 1" OD |
Drill bit | McMaster | 30585A82 | Wire gauge 65, 0.035" in diameter |
Drill bit | McMaster | 30585A83 | Wire gauge 66, 0.033" in diameter |
Drill bit | McMaster | 30585A87 | Wire gauge 70, 0.028" in diameter |
Drill bit | McMaster | 30585A88 | Wire gauge 71, 0.026" in diameter |
Drill bit | McMaster | 30585A91 | Wire gauge 73, 0.024" in diameter |
Drill bit | McMaster | 8870A23 | 3/16" in diameter |
Dremel disc | Wagner | 31M | Diamond coated, 22 mm in diameter, 0.17 mm in thickness |
Steel wire | Precision Brand | 21212 | 0.012" in diameter, full hard |
Steel wire | Precision Brand | 21007 | 0.007" in diameter, full hard |
Steel wire | A-M Systems | 792700 | 0.003" in diameter, half hard |
Super glue | Loctite | LT-40640 | # 406 |
Super glue | Loctite | LT-41550 | # 415 |
Dental acrylic powder | Teets | 223-3773 | Coral |
Dental acrylic liquid | Teets | 223-4003 |