Ontwerp en Montage van een Ultra-light Gemotoriseerde Microdrive voor Chronische Neurale Opnamen in Kleine Dieren
Summary
Het ontwerp, de fabricage en assemblage van een ultra-licht gemotoriseerd Microdrive wordt beschreven. Het apparaat biedt een kosteneffectieve en eenvoudig te gebruiken oplossing voor chronische opnames van afzonderlijke eenheden in kleine gedragen dieren.
Abstract
De mogelijkheid om chronisch opnemen van populaties van neuronen in vrij gedragen dieren heeft bewezen een waardevol instrument voor het ontleden van de functie van de neurale circuits die ten grondslag liggen een verscheidenheid aan natuurlijke gedrag, met inbegrip van navigatie 1, besluitvorming 2,3, en het genereren van complexe motorische sequenties 4 , 5,6. Vooruitgang in precisiebewerking heeft het mogelijk gemaakt voor de fabricage van lichtgewicht apparaten die geschikt zijn voor chronische opnamen in kleine dieren, zoals muizen en zangvogels. Het vermogen om de elektrode aan te passen met kleine afstand bediende motoren verder toegenomen opbrengst de opname in verschillende contexten gedrag doordat dier handling. 6,7
Hier beschrijven we een protocol bij een ultra-light gemotoriseerd microdrive voor de lange termijn chronische opnamen in kleine dieren te bouwen. Ons ontwerp is ontstaan uit een eerder gepubliceerde versie 7, en is aangepast voor gemakkelijk gebruik en kosten-doeltrefVeness praktischer en toegankelijk voor een breed scala van onderzoekers. Deze beproefde ontwerp 8,9,10,11 maakt fijne positionering van elektrodes op afstand over een bereik van ~ 5 mm en weegt minder dan 750 mg wanneer gemonteerd. We presenteren het complete protocol voor hoe te bouwen en monteren deze stations, met inbegrip van 3D CAD tekeningen voor alle custom Microdrive componenten.
Protocol
Discussion
Het protocol hier gepresenteerde zal resulteren in een apparaat dat in staat van hoge kwaliteit opnames met minimale bewegingsartefacten alleen als de juiste zorg wordt genomen met de bouw. De passing van de shuttle in het chassis als van groot belang: te strak en het risico van overbelasting van de motor is hoog, te los en het risico van significante bewegingsartefact hoog. Een ideale pasvorm kan de shuttle naar de gehele lengte van de schroefas te reizen zonder kantelen uit positie of klapperen.
<p class="jove_con…Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd ondersteund door de Ester en Joseph Klingenstein Fonds, de McKnight Endowment Fund, en NINDS 1R01NS066408-01A1.
Materials
| Name of item | Company | Catalogue number | Comments |
| Chassis | custom | Cut from PEI | |
| Electrode Shuttle | custom | Cut from PEI | |
| Shuttle Tubes | custom | Cut from Stainless Steel | |
| Connector | Omnetics | A7886-001 | Mates to A7877-001 |
| Motor w/ Gearhead | Faulhaber | 0206-A-001-B-021-47:1 | |
| Wire Guide | Small Parts, Inc | SWPT-0113-12 | |
| Electrode Guide | Small Parts, Inc | SWPT-0045-12 | |
| 10MΩ Pt-Ir electrodes | Microprobes, Inc | PI2PT310.0H3 | |
| Platinum Wire | A-M Systems | 772000 | For electrode wires |
| Silver Wire | A-M Systems | 786000 | For ground wire |
| Tungsten Wire | A-M Systems | 797000 | For electrode pins |
| Transparency | 3M | AF4300 | |
| Torr Seal | Varian | 9530001 | |
| Kwik-Cast | WPI | KWIK-CAST | |
| Cyanoacrylate | Krazy Glue | KG517 | |
| Fast-Set Epoxy | Hardman | 04001 | |
| Light Mineral Oil | Sigma | M5310 | |
| Chlorine bleach | |||
| Diagonal cutters | |||
| Scalpel blade | |||
| Forceps | |||
| Drive jig | custom | Epoxy the mating connector to a syringe or stick | |
| Small Vice |
References
- O’Keefe, J., Dostrovsky, J. The hippocampus as a spatial map. Brain Research. 34, 171-175 (1971).
- Pennartz, C. M., Berke, J. D., Graybiel, A. M., Ito, R., Lansink, C. S., van der Meer, M., Redish, A. D., Smith, K. S., Voorn, P. . Corticostriatal Interactions during Learning, Memory Processing, and Decision. 29, 12831-12838 (2009).
- Kepecs, A., Uchida, N., Zariwala, H., Mainen, Z. F. Neural correlates, computation, and behavioural impact of decision confidence. Nature. 455, 227-2231 (2008).
- Hahnloser, R. H. R., Kozhevnikov, A. A., Fee, M. S. An ultra-sparse code underlies the generation of neural sequences in a songbird. Nature. 419, 65-70 (2002).
- Leonardo, A., Fee, M. S. Ensemble Coding of Vocal Control in Birdsong. J. Neurosci. 25 (3), 652-661 (2005).
- Yamamoto, J., Wilson, M. A. Large-scale chronically implantable precision motorized microdrive array for freely behaving animals. J. Neurophysiol. 100 (4), 2430-2440 (2008).
- Fee, M. S., Leonardo, A. Miniature motorized microdrive and commutator system for chronic neural recording in small animals. J. Neurosci. Methods. 112, 83-94 (2001).
- Ölveczky, B. P., Otchy, T. M., Goldberg, J. H., Aronov, D., Fee, M. S. Changes in the neural control of a complex motor sequence during learning. J. Neurophys. 106, 386-397 (2011).
- Otchy, T. M., Ölveczky, B. P. Effects of Sensory Experience on the Development and Maintenance of a Motor Program Underlying a Complex Motor Sequence. Soc. for Neurosci. Abstr. , (2011).
- Goldberg, J. H., Adler, A., Bergman, H., Fee, M. S. Singing-related neural activity distinguishes two putative pallidal cell types in the songbird basal ganglia: comparison to the primate internal and external pallidal segments. J. Neurosci. 30 (20), 7088-7098 (2010).
- Goldberg, J. H., Fee, M. S. Singing-related neural activity distinguishes four classes of putative striatal neurons in the songbird basal ganglia. J. Neurophys. 103 (4), 2002-2014 (2010).
- Venkatachalam, S., Fee, M. S., Kleinfeld, D. Miniature headstage with 6-channel drive and vacuum-assisted microwire implantation for chronic recording from neocortex. J. Neurosci. Methods. 90, 37-46 (1999).
- Shirvalkar, P. R., Shapiro, M. L. Design and Construction of a Cost Effective Headstage for Simultaneous Neural Stimulation and Recording in the Water Maze. J. Vis. Exp. (44), e2155 (2010).
