चूहों का बर्ताव करने में बड़े पैमाने पर तंत्रिका रिकॉर्डिंग के लिए एक बेहतर बहु-Tetrode Hyperdrive का निर्माण
Summary
हम अठारह स्वतंत्र रूप से समायोज्य tetrodes के साथ एक 3 डी मुद्रण योग्य hyperdrive के निर्माण वर्तमान । hyperdrive को स्वतंत्र रूप से कई हफ्तों की अवधि में चूहों व्यवहार में मस्तिष्क गतिविधि रिकॉर्ड बनाया गया है ।
Abstract
कई दिनों से अधिक न्यूरॉन्स की एक बड़ी आबादी के गतिविधि पैटर्न की निगरानी में जाग जानवरों प्रणालियों तंत्रिका विज्ञान के क्षेत्र में एक मूल्यवान तकनीक है. इस तकनीक का एक प्रमुख घटक वांछित मस्तिष्क क्षेत्रों और उनके स्थिरता के रखरखाव में कई इलेक्ट्रोड के सटीक स्थान के होते हैं । यहां, हम एक 3 डी मुद्रण योग्य hyperdrive, जो अठारह स्वतंत्र रूप से समायोज्य tetrodes भी शामिल है के निर्माण के लिए एक प्रोटोकॉल का वर्णन है, और विशेष रूप से vivo में extracellular तंत्रिका रिकॉर्डिंग स्वतंत्र रूप से व्यवहार चूहों में के लिए बनाया गया है । microdrives से जुड़ी tetrodes या तो व्यक्तिगत रूप से ट्रैक के साथ कई मस्तिष्क क्षेत्रों में उन्नत किया जा सकता है, या एक छोटे क्षेत्र में इलेक्ट्रोड की एक सरणी जगह के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है. एकाधिक tetrodes कार्रवाई क्षमता के व्यक्तिगत ंयूरॉंस के दर्जनों से एक साथ परीक्षा के लिए अनुमति देते हैं, के रूप में के रूप में अच्छी तरह से स्थानीय क्षेत्र सक्रिय व्यवहार के दौरान मस्तिष्क में ंयूरॉंस की आबादी से क्षमता । इसके अलावा, डिजाइन सरल 3 डी मसौदा सॉफ्टवेयर है कि आसानी से प्रयोगात्मक जरूरतों को अलग करने के लिए संशोधित किया जा सकता है के लिए प्रदान करता है ।
Introduction
सिस्टम तंत्रिका विज्ञान के क्षेत्र में, वैज्ञानिकों का अध्ययन तंत्रिका ऐसे स्थानिक नेविगेशन, स्मृति, और निर्णय लेने के रूप में अंतर्निहित संज्ञानात्मक प्रक्रियाओं को संबद्ध करता है । अध्ययन के इन प्रकार के लिए, यह पशु व्यवहार के दौरान कई व्यक्ति ंयूरॉंस की गतिविधि पर नजर रखने के लिए महत्वपूर्ण है । पिछले दशकों में, दो महत्वपूर्ण अग्रिमों छोटे जानवरों1,2,3में extracellular तंत्रिका रिकॉर्डिंग के लिए प्रयोगात्मक जरूरतों को पूरा किया गया है । पहले tetrode के विकास, चार microwires के एक बंडल के लिए एक साथ1,2,4ंयूरॉंस की तंत्रिका गतिविधि रिकॉर्ड करते थे । एक tetrode के चार चैनलों भर में गतिविधि के अंतर संकेत आयाम कई एक साथ दर्ज की कोशिकाओं से व्यक्तिगत ंयूरॉन गतिविधि के अलगाव के लिए अनुमति देता है5। इसके अलावा, microwires के लचीले प्रकृति tetrode और लक्ष्य सेल जनसंख्या के बीच रिश्तेदार विस्थापन को कम करने tetrode की अधिक से अधिक स्थिरता की अनुमति देता है । Tetrodes अब व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है के बजाय विभिन्न प्रजातियों में कई मस्तिष्क अध्ययन के लिए एक एकल इलेक्ट्रोड, कुतर1,2,6, रहनुमाओं7, और कीड़े8सहित. दूसरा एक hyperdrive के विकास के कई स्वतंत्र रूप से चल tetrodes है, जो कई रिकॉर्डिंग स्थानों से ंयूरॉंस की बड़ी आबादी से तंत्रिका गतिविधि के एक साथ निगरानी के लिए अनुमति देता है3, 9,10,11,12.
छोटे जानवरों के लिए एक विश्वसनीय और सस्ती बहु-tetrode रिकॉर्डिंग डिवाइस की उपलब्धता सीमित है । क्लासिक hyperdrive, शुरू में ब्रूस McNaughton13द्वारा विकसित, सफलतापूर्वक पिछले दो दशकों में कई प्रयोगशालाओं में चूहों व्यवहार में स्वतंत्र रूप से तंत्रिका रिकॉर्डिंग के लिए इस्तेमाल किया गया है9,10,14, 15. हालांकि, तकनीकी कारणों के लिए, मूल McNaughton ड्राइव बनाने के लिए आवश्यक घटक अब प्राप्त करने के लिए बहुत मुश्किल है और हाल ही में सुधार डेटा अधिग्रहण इंटरफेस के साथ संगत नहीं हैं । hyperdrive के अंय अच्छी तरह से स्वीकार किए जाते है डिजाइन microdrives व्यक्तिगत दस्तकारी, जो असंगत परिणाम उपज सकता है और पर्याप्त समय12उपभोग की आवश्यकता है । आदेश में चूहों व्यवहार में विभिंन मस्तिष्क क्षेत्रों से तंत्रिका गतिविधि रिकॉर्ड करने के लिए, हम stereolithographic प्रौद्योगिकी का उपयोग कर एक नया hyperdrive विकसित की है । हम निंनलिखित आवश्यकताओं को पूरा करने की मांग की: (1) नई hyperdrive मस्तिष्क में tetrodes के सटीक विस्थापन की अनुमति और कई लक्ष्य क्षेत्रों से स्थिर रिकॉर्डिंग प्रदान करना चाहिए; (2) नई hyperdrive हाल ही में आसान कनेक्शन की अनुमति देने के लिए विकसित चुंबकीय quickclip प्रणाली के साथ संगत होना चाहिए; और (3) नई hyperdrive सही सामग्री आसानी से उपलब्ध के साथ reproduced किया जा सकता है । यहां, हम 3 डी प्रिन्ट hyperdrive युक्त अठारह स्वतंत्र रूप से जंगम tetrodes, McNaughton डिजाइन पर आधारित के निर्माण के लिए एक तकनीक प्रदान करते हैं । प्रोटोकॉल में, हम नए hyperdrive, जो हम सफलतापूर्वक इस्तेमाल किया है के निर्माण की प्रक्रिया के विवरण का वर्णन एकल ंयूरॉन कार्रवाई क्षमता और स्थानीय क्षेत्र postrhinal और औसत दर्जे का entorhinal cortices से एक स्वतंत्र रूप से हफ्तों में क्षमता प्राकृतिक चारा कार्यों के दौरान चूहे बर्ताव ।
Protocol
Representative Results
Discussion
यहां, हम अठारह स्वतंत्र रूप से जंगम tetrodes के शामिल एक नव विकसित hyperdrive के निर्माण की प्रक्रिया का वर्णन । ड्राइव सस्ती कई उपलब्ध हार्डवेयर दुकानों पर खरीदा भागों से निर्माण किया जा सकता है, stereolithographic मुद्रण के ?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
हम सिस्टम तंत्रिका विज्ञान और केंद्र के लिए Kavli संस्थान में मोजर लैब धंयवाद तंत्रिका गणना, नार्वे विज्ञान और प्रौद्योगिकी के विश्वविद्यालय, चूहों में जीर्ण तंत्रिका रिकॉर्डिंग प्रक्रियाओं के लिए । यह काम NIH ग्रांट R21 NS098146, और मानव सीमांत विज्ञान कार्यक्रम लंबी अवधि के फैलोशिप LT000211/2016-एल के एल लू के द्वारा समर्थित किया गया था ।
Materials
| 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 |
Referências
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