محرك TD: غرسة بارامترية مفتوحة المصدر للتسجيلات الكهربية متعددة المناطق في الفئران الناقلة والنائمة

Summary

هنا ، نقدم غرسة فريدة من نوعها قابلة للطباعة 3D للفئران ، تسمى TD Drive ، قادرة على تسجيلات قطب سلكي ثنائية متناظرة ، حاليا في ما يصل إلى عشر مناطق دماغية موزعة في وقت واحد.

Abstract

تكمن التفاعلات المعقدة بين مناطق الدماغ المتعددة وراء معظم الوظائف المنسوبة إلى الدماغ. عملية التعلم ، وكذلك تكوين وتوحيد الذكريات ، هما مثالان يعتمدان بشكل كبير على الاتصال الوظيفي عبر الدماغ. بالإضافة إلى ذلك ، فإن التحقيق في أوجه التشابه و / أو الاختلاف في نصف الكرة الغربي يسير جنبا إلى جنب مع هذه التفاعلات متعددة المناطق. وبالتالي ، تعتمد الدراسات الفيزيولوجية الكهربية التي تحاول توضيح هذه العمليات المعقدة على تسجيل نشاط الدماغ في مواقع متعددة في وقت واحد وغالبا بطريقة ثنائية. يظهر هنا غرسة 3D قابلة للطباعة للفئران ، تسمى TD Drive ، قادرة على تسجيلات قطب سلكي ثنائية متناظرة ، حاليا في ما يصل إلى عشر مناطق دماغية موزعة في وقت واحد. تم إنشاء التصميم مفتوح المصدر باستخدام مبادئ التصميم البارامتري ، مما يسمح للمستخدمين المحتملين بتكييف تصميم محرك الأقراص بسهولة مع احتياجاتهم ببساطة عن طريق ضبط المعلمات عالية المستوى ، مثل الإحداثيات الأمامية والخلفية والمتوسطة لمواقع قطب التسجيل. تم التحقق من صحة تصميم الزرع في n = 20 فئران Lister Hooded التي أدت مهام مختلفة. كانت الغرسة متوافقة مع تسجيلات النوم المربوطة وتسجيلات المجال المفتوح (استكشاف الكائنات) بالإضافة إلى التسجيل اللاسلكي في متاهة كبيرة باستخدام نظامين مختلفين للتسجيل التجاري ومراحل الرأس. وبالتالي ، يظهر هنا التصميم والتجميع القابل للتكيف لزرع فيزيولوجي كهربي جديد ، مما يسهل التحضير والزرع السريع.

Introduction

إن الطبيعة متعددة المناطق لتفاعلات الدماغ أثناء الاستيقاظ والنوم تجعل من الصعب إجراء دراسة شاملة للعمليات الفسيولوجية الجارية. في حين أن الأساليب مثل التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI) والموجات فوق الصوتية الوظيفية (fUS) تسمح بأخذ عينات من نشاط الدماغ من الدماغ^{الكامل 1,2} ، فإنها تستغل اقتران الأوعية الدموية العصبية لاستنتاج نشاط الدماغ من نشاط الدورة الدموية ، مما يحد من دقتها الزمنية². بالإضافة إلى ذلك ، يتطلب التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي وضع موضوع البحث في ماسح التصوير بالرنين المغناطيسي ، مما يحظر التجارب مع التي تتحرك بحرية. يتيح التصوي....

Protocol

تمت الموافقة على هذه الدراسة من قبل اللجنة المركزية الهولندية Dierproeven (CCD) وأجريت وفقا لقانون التجارب على (رموز البروتوكول: 2020-0020-006 و 2020-0020-010). تم استخدام ذكور الفئران Lister المقنعين من 9-12 أسبوعا عند الوصول. يتم سرد الكواشف والمعدات المستخدمة في البروتوكول في جدول المواد. انظر الشكل التكميلي 1 والشكل التكميلي 2 لمعرفة خطوات عملية بناء محرك الأقراص.

1. ضبط وإنشاء نماذج 3D وبيانات لوحة واجهة القطب (EIB)

1. افتح تصميم جسم محرك الأقراص في Autodesk Fusion. انقر فوق تغيير المعلمات ضمن علامة التبويب

النتائج

باستخدام الإرشادات الواردة في البروتوكول ، يمكن إنشاء محرك TD بسهولة بواسطة العديد من المجربين. بعد تطوير محرك الأقراص (n = 4) ، تم تشغيل طيار كامل مع ثمانية. تم زرع مجموعة إضافية من ثمانية ، وتم جمع البيانات التجريبية. نظرا لعدم اكتمال تحليل البيانات حول هذه ، فقد تم تضمينها.......

Discussion

يظهر في هذه المقالة غرسة قابلة للتكيف لتسجيلات القطب السلكي الثنائي المتماثل متعدد المناطق للفئران التي تتحرك بحرية.

كانت القدرة على ضبط الغرسة بسهولة عن طريق تغيير المعلمات المحددة مسبقا أحد الدوافع لإنشاء محرك TD. وبينما تهدف إلى زيادة المرونة إلى أقصى .......

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
0.5 mm drill bit	McMaster	2951A38
1.27 mm pitch interconnected SIP/DIP socket (Mill-Max)	Mouser Electronic	575-003101	For essembling and connection of EEG & GND screws
5 minute epoxy	Bison	Commercially available	regular off-the-shelf epoxy
cyanoacrylate glue	Loctite		Super Glue-3
EEG wire	Science Products GmbH	7SS-2T
Electrode wire	Science Products GmbH	NC7620F
Ethanol	LC		For standard pre-operative sterilization procedure of drive
Fine forceps (5)	FST	91150-20	For wire bundle preperation and handling
Form 3B	Formlabs		3D printer used to 3D print the self-printed parts of the TD drive
Gold pins (small)	Neuralynx, Inc.	9885	Attachment of electorde wires to EIB board
Ground wire	Science Products GmbH	SS-3T/A
High-density connector	LabMaker GmbH/Omnetics	A79026-001
Lister Hodded rats	Charles River Laboratories	Crl:LIS	we used male rats, 9-12 weeks of age at arrival
M1 brass insert	AliExpress	Commercially available	https://aliexpress.com/item/33047616164.html
M1 tap	McMaster	2504A33
M1x16 screw	Bossard	1096613
M1x3 stainless steel screws	Screws and More	84213_14985
M2.5x5 polyimide screws	Screws and more	7985PA25S_50
mineral oil	McMaster	1244K14
Nail polish	Etos	Commercially available	For color coding EEG and GND wires
painter's tape	Gamma	Commercially available	For wire bundle preperation
Pin vise	McMaster	8455A16
plotting paper	Canson	Commercially available	For wire bundle preperation
polyimide tubes	Amazon / Small Parts	TWPT-0159-30-50	AWG, 0.0159" ID, 0.0219" OD, 0.0030" Wall, 30" Length
RHD 32-channel headstage with accelerometer	Intan Technologies, LLC	C3324	For tethered recordings in the sleepbox
RHD 3-ft (0.9 m) standard SPI cables	Intan Technologies, LLC	C3203	From commutator to headstage
RHD 6-ft (1.8 m) standard SPI cables	Intan Technologies, LLC	C3206	From OpenEphys box to commutator
Slip Ring with Flange	Adafruit	1196	Commutator: 22 mm diameter, 12 wires
Solder flux	Griffon S-39 50 ml	Commercially available	For soldering EEG & GND screws
soldering paste	Amazon	B08CBZ5HC5
stainless steel M2 nut	McMaster	93935A305
Tethered recording setup	OpenEphys	Acquasition Board
Wireless recording logger	SpikeGadgets	miniLogger 32	For wireless recordings in the task
Wireless recording setup	SpikeGadgets	Main Control Unit (MCU) incl. breakout board and RF transceiver	For wireless recordings in the task