We thank members of the Wilson lab for their helpful advice on the fabrication method.
This work was supported by the Simons Foundation, a NIH pathway to independence career award from the NINDS and a NARSAD Young Investigator Award (to M.M.H.) as well as grants from the NIH (to M.A.W.).

1. تصميم نية <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحديد منطقة في الدماغ من خيار (النواة الركبية الجانبية (LGN، المهاد البصري)) عن طريق التمرير من خلال الأقسام السهمي من الأطلس الماوس الدماغ الإلكترونية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> في الإحداثيات A / P (-2.3 - -2.7 ملم)، وLGN هو أوسع. استخدام هذه المنطقة لتصميم أسفل محرك الأقراص (قطع أسفل). ملاحظة: ما مجموعه 8 أقطاب المنقولة بشكل مستقل يمكن استخدامها لاستهداف LGN (4-6 أقطاب سوف تجعل من لLGN، تضاف 2-4 أقطاب لتعويض أخطاء الزرع، الشكل 1A). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> في سوليدووركس، رسم تخطيطي من الجسم تصميم (الشكل 1B) في الطائرة الأمامية. انقر رسم، ومن ثم استخدام مزيج من خطوط ومنحنيات لرسم تخطيطي التي سوف تشمل معالم للقاعدة محرك، مقابض ومادة البولي أميد نصف فتحات، كما هو مبين. تأكد من أن كفاف لا يحتوي على أية ثغرات مفتوحة. ثم انقر فوق إنهاء رسم. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد ذلك، حدد كل من الجبهة والطائرات الصحيحة، وانقر على &quot;كرياالشركة المصرية للاتصالات المحور &quot;. ثم، إنشاء تصميم نموذج الجسم 3D من خلال تناوب أبرز كفاف رسم الأزرق (الشكل 1B) 360 درجة. في قائمة الميزات، انقر فوق &quot;تدور بوس / قاعدة&quot;. اختر خط الوسط ومحور الثورة. في قسم المعلمات، في إطار التوجيه 1 انقر للمكفوفين، وتحت زاوية تحديد 360.00 درجة. في قسم معالم محددة، تأكد من أن اللون الأزرق أبرز كفاف هو واحد المحدد. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> خلق بوليميد نصف فتحة واحدة من قبل تدور الأحمر أبرز ملامح 13 درجة (الشكل 1C، أعلى اليسار). الخطوات متطابقة إلى 1.4 أعلاه باستثناء مواصفات زاوية </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> خلق محرك واحد يعالج من قبل تدور كفاف الأخضر 15 درجة (الشكل 1C، أعلى اليمين). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> خلق التعامل مع محرك الأقراص الثاني باستخدام نمط دائرية وظيفة (الشكل 1C، أسفل اليسار). في قائمة الميزات، انقر فوق &quot;نمط التعميم&quot;. في المعلمات، اختر خط الوسط ومحور الثورة. حدد 180.00 درجة وزاوية، و 2 حيث بلغ عدد الحالات. تأكد من تحديد مقبض الأول تحت عنوان &quot;ميزات للنمط&quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> خلق ستة عشر بوليميد نصف فتحات باستخدام نمط دائرية وظيفة (الشكل 1C، أسفل اليسار). أداء حركات مشابهة ل1.7 ولكن حدد أول بوليميد نصف فتحة باسم &quot;ميزات للخطة&quot;. كانت الزاوية 22.5 درجة، وعدد من الحالات هم 16 (ملاحظة: هذا هو مجرد 360 درجة مقسوما على عدد المرات التي تريد النمط ميزة) </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إنشاء الطائرة الجديدة التي لرسم وعاء بوليميد. تحقيق ذلك من خلال النقر على &quot;إدراج&quot; في القائمة الرئيسية. انقر &quot;المرجع الهندسة&quot;، حدد الجانبان من فتحات نصف النسبة الثابتة وثم انقر فوق &quot;إنشاء طائرة جديدة&quot;. (الشكل 1D، أعلى) </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> خلق وعاء مايكرو محرك (ثقب المسمار، polyimides حفرة ومكافحة عزم الدوران السكك الحديدية (الشكل 1D، أسفل). تحقيق هذا من خلال خلقرسم تخطيطي الذي يشمل جميع هذه الميزات على متن الطائرة الجديدة التي تم إنشاؤها في 1.9. لاحظ أن للسكك مكافحة عزم الدوران، تحديد محور بين الجانبين من أعلى فتحات البولياميد. ثم، رسم القضبان المضادة للعزم الدوران من خلال إنشاء دائرتين عمودي على محور، الذي مراكز هي دائرة نصف قطرها 1 على حدة، ومن ثم تقليم كفاف الأوسط. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> في قائمة الميزات، انقر على &quot;قذف بوس / قاعدة&quot; لإنشاء السكك الحديدية antitorque واختيار قذف الأعمى لل10 مم يذهب صعودا و 2 مم يذهب إلى أسفل. لثقب المسمار وثقب بوليميد، انقر على &quot;قطع قذف&quot;، واختيار 6MM أعمى، وعدد قليل MMS يذهب صعودا لكلا (الشكل 1E، يسار). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> نمط محرك الأقراص الصغيرة عاء 16X، وذلك باستخدام مركز ومحور الثورة (22.5 °، 16 حالات، والمباعدة بين المساواة)، (الشكل 1E، يمين) </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> في أعلى المقبض، رسم مربع 3 مم × 3 مم بدءا من طرف مركز مقبض محرك الأقراص، التي تواجه مركزيXIS. هذا قذف 2 مم صعودا باستخدام وظيفة &quot;قذف بوس&quot;. رسم دوائر قطرها من 1MM في المواقع التي الخناق بنك الاستثمار الأوروبي سوف تستمر. بعد ذلك، وجعل 1.5 ملم &quot;قذف قص&quot; لجعل حفرة. ثم، نمط مربع وجحر مرتين باستخدام وظيفة نمط دائري (تراكب النص: 180 °، 2 الحالات، تباعد المساواة، حول محور مركزي). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام الأبعاد (في ملليمتر) في الشكل 1F رسم كبار قطعة رسم. استخدام &quot;قذف بوس / قاعدة&quot; لجعل نموذج 3D من ذلك. ملاحظة: بعد هذه الخطوات في تصميم محرك كاملة. يتم إنشاء هيئة محرك الأقراص الفعلي من خلال عملية المجسمة. هناك عدد من الشركات التي تقدم الطباعة المجسمة استنادا ملفات STL. نوصي الخدمات التي يمكن طباعتها في البلاستيك الصلب (مثل Accura® 55)، مع الحد الادنى من القرار 0.1 مم على الأقل. </li></ol> 2. إعداد مكونات Hyperdrive <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع خارج صغيرة(: &#39;/ 0116 &quot;ID / OD 0.0071&quot;؛ الجدار: 0.00225) قطعة من الشريط على الوجهين على سطح مستو وخفض العدد اللازم من 31 G أنابيب بوليميد إلى حوالي 8 سم (أرقام 2A - 2B) . </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> من وضع الطبقة الأولى من الأنابيب دليل على الشريط على الوجهين، مع الحرص على وضع أنابيب دليل أقرب وقت ممكن لبعضهم البعض على الشريط. ربت على كمية صغيرة من رقيقة، الغراء cyanoacrylate فوق طبقة من polyimides. (الشكل 2C) </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بسرعة على وضع الطبقة الثانية من polyimides (الشكل 2D). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إنشاء نائبا الألياف البصرية باستخدام قنية 26 G. تأكد من أن هذا هو مشحم باستخدام مواد التشحيم تفلون مقرها قبل أن يتم إدراجها في التجمع (الشكل 2E). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تطبيق خط الايبوكسي 4-5 ملم في الطول عمودي على حزمة بوليميد (الشكل 2F). بمجرد تصلب الايبوكسي (2-3 ساعة)، وإزالة الشريط من الطبقة السفلية وريpoxy الجانب الآخر. بعد الايبوكسي وشددت مرة أخرى، يمكن إزالة G 26 قنية وقطع بناء في وسط باستخدام شفرة حلاقة (الشكل 2G)، مما أدى إلى اثنين من المصفوفات بوليميد، كل منها يمكن استخدامها لhyperdrive واحد (الشكل 2H). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> طباعة قالب مخروط على ورقة الشفافية وقطع ورقة المقابلة من رقائق الألومنيوم واجب ثقيل (أرقام 3A - 3C). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ضع طبقة من الايبوكسي لرقائق الألومنيوم والورق بسرعة تطبيق الشفافية. باستخدام جسم ثقيل أو وتد خشبي، وتذليل الايبوكسي بحيث يتم توزيعها بالتساوي (الشكل 3D). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قطع قالب مخروط والمشبك معا باستخدام مقطع التمساح. وأخيرا، استخدام الداب آخر من الايبوكسي ليضعوا بشكل دائم القطع (الشكل 3E). </li></ol> 3. الجمعية الختامية لمايكرو محرك <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إرفاق بنك الاستثمار الأوروبي للجسم بالسيارةوأعد G قنية 26 من خلال دليل بوليميد أنبوب المصفوفة. محاذاة مصفوفة بوليميد مع الجسم محرك الأقراص باستخدام ثقب الألياف البصرية في بنك الاستثمار الأوروبي لضمان أن أنابيب دليل هي عمودي لبنك الاستثمار الأوروبي والايبوكسي المصفوفة إلى الجسم محرك مع الحرص على ضمان أن لا الايبوكسي يتدفق في أنابيب أو في دليل هيئة حملة (الأرقام 4A - 4C). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تعيين كل أنبوب دليل في المصفوفة بوليميد إلى قوس المقابلة على الجدار الداخلي من الجسم محرك الأقراص. حرك حلقة صغيرة من 33 G بوليميد على كل أنبوب دليل والى قوس وتطبيق كمية صغيرة من الغراء cyanoacrylate ليضعوا كل أنبوب دليل. (أرقام 4D - 4E) وأخيرا، الايبوكسي الجهاز كله على الجدار الداخلي للجسم محرك وقطع polyimides بحيث تبرز فقط فوق (4F أرقام - 4G) الشفة الداخلية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بناء التجمع مايكرو محرك عن طريق وضع واحدة من العرف بمسامير يو.اي.ال.تي من خلال ثقب وسط قطعة العلوي يليه واحدة من الينابيع 5 ملم. حرك حفرة الخارجي للقطعة كبار فوق أحد القضبان، ودفع بلطف المسمار. دفع المسمار حتى يصل الربيع انها الحد الأدنى لطول مضغوط. (أرقام 4H - 4I) كرر هذه العملية لكل السكك الحديدية / مايكرو محرك (الشكل 4J). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تتحول حملة واسعة رأسا على عقب والتقاط صورة من المصفوفة أنبوب دليل. وسوف تستخدم هذه الصورة لرسم خريطة للموقع أنبوب دليل المقابلة لكل مايكرو محرك (الشكل 4K). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إدراج أنبوب بوليميد (0.005 &quot;) في كل أنبوب دليل من أسفل قاعدة محرك الأقراص. السماح للأنبوب الناقل تمتد 1-2 مم من أعلى مايكرو محرك خفضت بشكل كامل وسجل على صورة هوية المقابلة محرك الدقيقة. (أرقام 4L - 4M) </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الايبوكسي أنبوب بوليميد إلى دعم مايكرو محرك، مع الحرص على عدم جنيهر الايبوكسي تشغيل من خلال مايكرو محرك على الربيع أو المسمار (أرقام 4N، 4P - 4Q). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> أقل بالكامل جميع ميكرودريفيس. قطع جميع الأنابيب بوليميد خارج دافق في أسفل المصفوفة بوليميد (الشكل 4O). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تركيب لوحة واجهة الكهربائي إلى قاعدة محرك الأقراص باستخدام اثنين # 00-90 س 3/16 &#39;مسامير (الشكل 4R). ملاحظة: عند هذه النقطة حملة واسعة جاهزة للتحميل مع stereotrodes أو tetrodes. للاطلاع على تفاصيل البناء tetrode وتحميل، يرجى الاطلاع على 10. وقد تم تصميم قاعدة محرك المطبوعة وميكرودريفيس في سوليدووركس 2011 3D CAD البرمجيات: رابط لتحميل ملفات سوليدووركس. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد التحميل وعكس محرك الأقراص بعناية وخفض مخروط التدريع على محرك الأقراص بحيث لا يبرز قطعة القاع. يضعوا مخروط التدريع بواسطة epoxying مخروط إلى الجسم محرك الأقراص. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد إرفاق مخروط، تجريد طول صغير منأسلاك الفولاذ المقاوم للصدأ (.008 &#39;باري، 0.011&#39; المغلفة) ودبوس لبنك الاستثمار الأوروبي. خدش داخلي، والألمنيوم جزءا من مخروط مع إبرة والأرض السلك الصلب للمخروط باستخدام طلاء الفضة. مرة واحدة قد جفت طلاء الفضة، وتعزيز مع لمسة من الايبوكسي. بدلا من ذلك، يمكن أن يعلق مباشرة على أسلاك الفولاذ لمخروط مع لمسة من الايبوكسي موصل (MG الكيماويات، ساري، كندا). </li></ol>

<ol>
	<li>Boyden, E. S., Zhang, F., Bamberg, E., Nagel, G., Deisseroth, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Millisecond-timescale,+genetically+targeted+optical+control+of+neural+activity.">Millisecond-timescale, genetically targeted optical control of neural activity.</a> Nat Neurosci. 8, 1263-1268 (2005).</li><li>Fenno, L., Yizhar, O., Deisseroth, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+development+and+application+of+optogenetics.">The development and application of optogenetics.</a> Annu Rev Neurosci. 34, 389-412 (2011).</li><li>Alexander, G. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Remote+control+of+neuronal+activity+in+transgenic+mice+expressing+evolved+G+protein-coupled+receptors.">Remote control of neuronal activity in transgenic mice expressing evolved G protein-coupled receptors.</a> Neuron. 63, 27-39 (2009).</li><li>Halassa, M. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Selective+optical+drive+of+thalamic+reticular+nucleus+generates+thalamic+bursts+and+cortical+spindles.">Selective optical drive of thalamic reticular nucleus generates thalamic bursts and cortical spindles.</a> Nat Neurosci. 14, 1118-1120 (2011).</li><li>Tsien, J. Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Subregion-+and+cell+type-restricted+gene+knockout+in+mouse+brain.">Subregion- and cell type-restricted gene knockout in mouse brain.</a> Cell. 87, 1317-1326 (1996).</li><li>Nestler, E. J., Hyman, S. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Animal+models+of+neuropsychiatric+disorders.">Animal models of neuropsychiatric disorders.</a> Nat Neurosci. 13, 1161-1169 (2010).</li><li>Collins, P. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Grand+challenges+in+global+mental+health.">Grand challenges in global mental health.</a> Nature. 475, 27-30 (2011).</li><li>Wilson, M. A., McNaughton, B. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamics+of+the+hippocampal+ensemble+code+for+space.">Dynamics of the hippocampal ensemble code for space.</a> Science. 261, 1055-1058 (1993).</li><li>Wilson, M. A., McNaughton, B. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reactivation+of+hippocampal+ensemble+memories+during+sleep.">Reactivation of hippocampal ensemble memories during sleep.</a> Science. 265, 676-679 (1994).</li><li>Nguyen, D. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micro-drive+array+for+chronic+in+vivo+recording:+tetrode+assembly.">Micro-drive array for chronic in vivo recording: tetrode assembly.</a> J Vis Exp. (26), (2009).</li></ol>

الكتاب ليس لديهم ما يكشف.

يحدد هذا البروتوكول عملية بناء مجموعة مايكرو محرك فائقة خفيفة الوزن لاستهداف مناطق الدماغ واحدة أو متعددة في الماوس. بعد الخطوات النهائية من البناء، وhyperdrive جاهزة للزرع باستخدام تقنيات الزرع الجراحية القياسية والملصقة على الجمجمة الماوس مع الاسمنت الأسنان. زرع آخر، يمكن أن يتم تحقيق التقدم في كل الأقطاب بشكل مستقل باستخدام مفك البراغي الصغيرة، في حين يتم ضبط النفس الماوس باليد. المسافة في المقابل أن يتم تحديد كل التقدم بواسطة القطب الملعب من المسمار. باستخدام مسامير المشار إليها هنا السلف كل قطب كهربائي حوالي 150 ملم في المقابل، على الرغم من النصف والربع المنعطفات يمكن استخدامها لمزيد من القرار. أبعاد المخطط في الشكل 1B تحدد الحجم الكلي للزرع، لذلك، وسيلة واضحة لتوسيع نطاق يزرع في الاتجاهين هي تغيير أبعاد على أن رسم حرجة. بالإضافة إلى ذلك، الويمكن تمديد طول (ه) من مسامير لاستهداف البنى الدماغية العميقة. نوصي العرف مسامير التيتانيوم، وتلك هي خفيفة وأقل هشاشة من الفولاذ. لاحظ أن القضبان antitorque حاجة لتوسيع نطاق خطيا مع طول المسمار، وعند هذه النقطة أننا لم يتحدد طول القصوى في هذه الهياكل التي يمكن طباعتها. لاستهداف مناطق الدماغ متعددة، على شكل قطعة السفلي يمكن تعديلها. إضافة غسالات الحجم المعروفة (سمك 200 ميكرون)، يمكن أن توفر الفواصل المطلوبة بين polyimides تستهدف الهياكل الدماغ منفصلة (على سبيل المثال، الحصين والقشرة قبل الجبهية). ويمكن إدراج هذه الخطوات في تجميع قطعة السفلية، وقطع في وقت لاحق من بعد يصلب الايبوكسي. وجود قيود كبيرة من هذا التصميم هو اعتمادها على البرمجيات الاحتكارية (سوليدووركس في هذه الحالة). التنمية المستقبلية للبرامج مفتوحة المصدر التي توفر واجهات سهلة الاستخدام تساعد على تصميم هذه المعدات مع الحد الأدنى من backg الهندسةسوف الجولة تكون ذات فائدة كبيرة للمجتمع علم الأعصاب. وهذه الطريقة توفر العديد من المزايا أكثر من الأساليب القائمة. أولا، تصميم بسيط، يعتمد على عدد قليل جدا من الرسومات (الشكل 1). الثاني، هو خفيفة للغاية، لا تتطلب الاسمنت الأسنان أو المواد الثقيلة للذهاب الى جمعيتها. عموما، ويزن حوالي 1.7 غرام - تقريبا ثلث وزن يزرع المتاحة تجاريا من وظائف مماثلة. ثالثا، أنه لا يتطلب أي معدات متخصصة لجعل - الجسم يمكن الزرع 3D المطبوعة من مصادر متعددة (على سبيل المثال approto.com، ولكن هناك العديد من الآخرين). مسامير يمكن أن يكون العرف (على سبيل المثال antrinonline.com). متوفرة تجاريا (على سبيل المثال leesprings.com) الينابيع. ونتيجة لعملية التجميع كلها يمكن أن يحدث في يوم واحد. أخيرا، وقد استخدمت هذه الغرسات لتسجيل من مناطق الدماغ متعددة أثناء البحث عن الطعام الطبيعي، والمهام السلوكية المهيكلة والنوم (الشكل5). وتشمل التطبيقات المستقبلية لهذه الطريقة تنفذ قابلية لها. فمن المرجح أن عملية الزرع يمكن زيادتها في الاتجاهين ببساطة عن طريق تغيير 1) حجم رسم في الشكل 1B و، 2) عدد أوعية مايكرو محرك (الشكل 1D) نمط. على سبيل المثال، يمكن زيادتها إلى أسفل إلى سجل من التصرف بحرية الفئران في وقت مبكر في عملية التنمية، وتوسيع نطاقها ليسجل صعودا من الفئران والأرانب والقوارض والرئيسيات غير البشرية ربما. كلمة أخيرة هي لتذكير القارئ بأن حاسمة لنجاح تنفيذ الطريقة المذكورة هو النموذج الأولي أي تعديلات أنها تنفذ إلى ملفات المحكمة الخاصة بلبنان تصميم المرفقة. سوف يلاحظ القارئ، على سبيل المثال، أن تصميم المرفق يحتوي على &quot;رقم 8&quot; antitorque السكك الحديدية. كان هذا أفضل تصميم ممكن نظرا لمحدودية الطباعة 3D، وغالبا ما يكون مطلوبا أننا حفر هذه الثقوب. بعد أن يكون دائرة، فإن تراكبromise الاستقرار، ولكن بعد أن يكون ساحة أو أن شكل الزاوية تحد من القدرة على إصلاح عيوب الطباعة 3D بواسطة الحفر.

المصحف العضلة لها، نظرا لقابلية الإستطراق الجيني، سرعان ما تصبح نموذج حيواني المفضل للفسيولوجي المهتمين في تشريح على مستوى المتناهية الصغر من الخلايا العصبية التي تم تحديدها وراثيا والتحقيق في نماذج الماوس من الأمراض التي تصيب البشر. على سبيل المثال، الأخذ في الآونة الأخيرة من الأدوات الوراثية السببية، مثل المحركات optogenetic الوراثية والكيميائية سمح التجريبيون لاختبار الضرورة والاكتفاء الدوائر العصبية التي تم تحديدها في سلوك 1-4. توافر واسعة من خطوط المعدلة وراثيا تشغيل الماوس المؤتلف (لجنة المساواة العرقية خطوط)، وتضخيم سهولة التجريبية التي تستهدف فرعية الخلايا العصبية، إضافة إلى قيمة الفأرة لهذه التجارب 5. وبالمثل، شاشات الوراثية والجينوم الجمعيات واسعة من الاضطرابات العصبية والنفسية المشتركة وتسهيل تحديد عوامل الخطر الجينية للمرض الدماغ 6،7. هذه التطورات، جنبا إلى جنب مع النموجعلت الأدوات للتلاعب الجيني والهندسة الجينية في الفئران، والكائن في الاختيار لنمذجة الأمراض التي تصيب البشر. مزيج من نماذج المرض والأدوات الوراثية المسببة يوفر فرصة غير مسبوقة لفهم مرض الدماغ وتحديد الأهداف على مستوى الدائرة للتدخلات. للاستفادة الكاملة من هذه الأدوات الجزيئية واكتساب نظرة ثاقبة وظيفة المتناهية الصغر في الصحة والمرض، فمن الضروري لزوجين لهم قراءات الفسيولوجية للنشاط الدماغ. من الناحية المثالية، فإن المجرب يكون قادرا على مراقبة عدد كبير من الخلايا العصبية مع الحفاظ على قرار خلية واحدة. خارج الخلية، تسجيلات متعددة الكترودات في الحيوانات تتصرف بحرية توفر مثل هذه الفرص؛ ومع ذلك، فقد تم استخدام هذه التكنولوجيا في الماوس محدود. لتسجيل من الأهداف الصغيرة (على سبيل المثال، طبقة CA1 في قرن آمون)، واستخدام أقطاب كهربائية قابلة للتعديل ضروري والحركات الصغيرة في أقطاب تسجيل التالية surgicآل زرع تجعل من المستحيل للحفاظ على الاستقرار تسجيل 8،9. تقليديا، والأساليب التي استخدمت لنقل الأقطاب داخل الدماغ تفرض قيود الوزن عند استخدامها في الماوس، مما يجعل صعوبة في تسجيل اثنين من عدد كبير من الخلايا العصبية مع السلوك في هذا الحي. هنا، يتم إدخال أساليب لافتعال مصغرة، فائقة خفيفة الوزن، صفائف مسرى مكروي التي هي قابلة للتخصيص بشكل فردي إلى منطقة الدماغ استهدافهم، optogenetics متوافقة، وتجميعها بسهولة من أجزاء المتاحة تجاريا. كل &quot;مايكرو محرك&quot; في إطار متعدد القطب &quot;hyperdrive&quot; يستخدم آلية الربيع والمسمار لدفع كهربائي والسكك الحديدية من البلاستيك، والتي بنيت في الجسم hyperdrive، لمواجهة عزم الدوران من المسمار. أولا، يتم وصف عملية تصميم الهيئات hyperdrive وميكرودريفيس في برنامج CAD للطباعة 3D. من خلال تصميم الأجهزة hyperdrive التي يتم تخصيصهالهياكل محددة، فمن الممكن لزيادة دقة الاستهداف وزيادة العائد من التحضير. ثانيا، يتم وصف عملية تصنيع بالتفصيل، حيث يتم تجميعها في مجموعة متعددة الكترودات باليد من أجزاء المتوفرة تجاريا. وقد استخدمت هذه التقنية بنجاح، لتسجيل من مجموعات من الخلايا العصبية في الحصين، المهاد والقشرة في الحيوان يتصرف بحرية أثناء البحث عن الطعام الطبيعي والمهام استثابي.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="618">
	<tbody>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:169px;">Part Name</td>
			<td style="width:131px;">Manufacturer&#160;</td>
			<td style="width:143px;">Catalogue # (if applicable)</td>
			<td style="width:176px;">Part Description</td>
		</tr>
		<tr height="81">
			<td height="81" style="height:81px;width:169px;">Microdrive screws</td>
			<td style="width:131px;">Antrin</td>
			<td style="width:143px;"></td>
			<td style="width:176px;">Half Circle .6UNM Titanium Screws. 8mm thread. 9mm length from under head.&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:169px;">Tap-ease</td>
			<td style="width:131px;">AGS CO.</td>
			<td style="width:143px;">#TA2</td>
			<td style="width:176px;">Tapping Grease</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:169px;">Microdrives</td>
			<td style="width:131px;"></td>
			<td style="width:143px;"></td>
			<td style="width:176px;">See .STL file</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:169px;">Drive Body</td>
			<td style="width:131px;"></td>
			<td style="width:143px;"></td>
			<td style="width:176px;">See .STL file</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="81" rowspan="4" style="height:81px;width:169px;">Outer Polyimide Guide Tube</td>
			<td rowspan="4" style="width:131px;">Minvasive Components&#160;&#160;</td>
			<td rowspan="4" style="width:143px;">IWG Item # 72113300022-012</td>
			<td style="width:176px;">Length:12&#8217;&#8217;,&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:176px;">ID:.0071&#8217;&#8217;,&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:176px;">OD:.0116&#8217;&#8217;,&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:176px;">WALL:.00225&#8217;&#8217;</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="81" rowspan="4" style="height:81px;width:169px;">Inner Polyimide Guide Tube</td>
			<td rowspan="4" style="width:131px;">Minvasive Components&#160;</td>
			<td rowspan="4" style="width:143px;">IWG Item # 72113900001-012</td>
			<td style="width:176px;">Length: 12&#8217;&#8217;,&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:176px;">ID:.0035&#8217;&#8217;,&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:176px;">OD:.0055&#8217;&#8217;,&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:176px;">WALL:.001&#8217;&#8217;</td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:169px;">Grounding Wire</td>
			<td style="width:131px;">A-M Systems, Inc.</td>
			<td style="width:143px;">&#160;Catalog # 791900</td>
			<td style="width:176px;">.008&#39;&#39; Bare, .011&#39;&#39; Coated</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:169px;"></td>
			<td style="width:131px;"></td>
			<td style="width:143px;"></td>
			<td style="width:176px;"></td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:169px;">Tri-Flow&#160;</td>
			<td style="width:131px;"></td>
			<td style="width:143px;"></td>
			<td style="width:176px;">Teflon based lubricant - Aerosol</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="181" rowspan="5" style="height:181px;width:169px;">Microdrive Springs</td>
			<td rowspan="5" style="width:131px;">Lee Spring</td>
			<td rowspan="5" style="width:143px;">Part # CB0050B 07 E</td>
			<td style="width:176px;">Outside Diameter: 1.016 mm</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:176px;">Hole Diameter: 1.193 mm</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:176px;">Wire Diameter: 0.127 mm</td>
		</tr>
		<tr height="40">
			<td height="40" style="height:40px;width:176px;">Free Length 10.160 mm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:176px;">Solid Length 3.581 mm</td>
		</tr>
		<tr height="59">
			<td height="80" rowspan="2" style="height:80px;width:169px;"><a name="RANGE!A24">Z-poxy 5 Minute</a></td>
			<td rowspan="2" style="width:131px;">Pacer Technology (Zap)</td>
			<td rowspan="2" style="width:143px;">PT37</td>
			<td rowspan="2" style="width:176px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:169px;">&#160;Silver Paint</td>
			<td style="width:131px;">&#160;GC Electronics</td>
			<td style="width:143px;">&#160;Part #: 22-023</td>
			<td style="width:176px;">Silver Print II</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="41" rowspan="2" style="height:41px;width:169px;"></td>
			<td rowspan="2" style="width:131px;">Tri-Flow&#160;</td>
			<td align="right" rowspan="2" style="width:143px;">20009</td>
			<td rowspan="2" style="width:176px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
		</tr>
		<tr height="59">
			<td height="100" rowspan="3" style="height:100px;width:169px;">26 Gauge Hypodermic Tube - Stainless Steel</td>
			<td rowspan="3" style="width:131px;">Small Parts&#160;</td>
			<td rowspan="3" style="width:143px;">HTXX-26T-12-10</td>
			<td style="width:176px;">Length: 12&#8217;&#8217;</td>
		</tr>
		<tr height="20">
			<td height="20" style="height:20px;width:176px;">ID: .012&#8217;&#8217;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:176px;">OD: .018&#8217;&#8217;</td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:169px;">EIB screws</td>
			<td style="width:131px;">Component Supply Co.</td>
			<td style="width:143px;">MX-0090-03SP</td>
			<td style="width:176px;">#00-90 x 3/16&#8217;&#8217;</td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:169px;">Fine Scissors - Toughcut</td>
			<td style="width:131px;">Fine Science Tools</td>
			<td style="width:143px;">14058-09</td>
			<td style="width:176px;">22mm</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:169px;">Transparency Paper</td>
			<td style="width:131px;">3M</td>
			<td style="width:143px;">PP2500</td>
			<td style="width:176px;"></td>
		</tr>
		<tr height="41">
			<td height="41" style="height:41px;width:169px;">Aluminum Foil</td>
			<td style="width:131px;">Reynold&#39;s Wrap Heavy Duty</td>
			<td style="width:143px;"></td>
			<td style="width:176px;">Extra Thick</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

design and fabrication of ultralight weight, adjustable multi-electrode probes for electrophysiological recordings in mice

عدد التحقيقات الفسيولوجية في العضلة الماوس، المصحف، شهدت طفرة الأخيرة، في موازاة نمو في أساليب الوراثية استهداف للتشريح المتناهية الصغر والنمذجة المرض. إدخال optogenetics، على سبيل المثال، وقد سمح للتلاعب ثنائي الاتجاه من الخلايا العصبية التي تم تحديدها وراثيا، في قرار غير مسبوق الزمني. للاستفادة من هذه الأدوات واكتساب نظرة ثاقبة التفاعلات الدينامية بين رقائق الدماغ، فمن الضروري أن أحد لديه القدرة على تسجيل من مجموعات من الخلايا العصبية في عمق الدماغ من هذه القوارض الصغيرة، في كل من الاستعدادات الثابتة الرأس ويتصرف بحرية. لتسجيل من البنى العميقة وطبقات خلية متميزة يتطلب إعداد يسمح التقدم الدقيق من الأقطاب الكهربائية نحو مناطق الدماغ المطلوبة. لتسجيل الفرق العصبية، فمن الضروري أن يكون كل قطب كهربائي متحرك بشكل مستقل، والسماح للالمجرب لحل الخلايا الفردية بينما تترك neighbدون عائق أقطاب oring. للقيام على حد سواء في الماوس يتصرف بحرية يتطلب محرك الكهربائي التي هي خفيفة الوزن ومرنة، وقابلة للتخصيص للغاية لاستهداف هياكل محددة في الدماغ. ويرد تقنية لتصميم وتصنيع مصغرة، الوزن الخفيفة جدا، صفائف مايكرو محرك الكهربائي التي هي قابلة للتخصيص بشكل فردي وتجميعها بسهولة من أجزاء المتاحة تجاريا. هذه الأجهزة هي قابلة للتطوير بسهولة ويمكن تخصيصها لبنية استهدافهم. وقد استخدم بنجاح لتسجيل من المناطق القشرية والمهادية في حيوان يتصرف بحرية خلال السلوك الطبيعي.

البناء هو عملية الزرع الذي يبدأ مع تصميم 3D المطبوعة hyperdrive (الشكل 1)، الشروع في بناء قطعة السفلي (الشكل 2)، مخروط التدريع (الشكل 3)، والتجميع النهائي للhyperdrive، من خلال البناء الفردي للميكرودريفيس (الشكل 4). يتم اتباع هذه الخطوات عن طريق تحميل ميكرودريفيس مع أقطاب (انظر 10). بعد هذه الخطوة، فمن الممكن استخدام هذه الأجهزة لتسجيل من مناطق الدماغ متعددة. في الشكل 5، يتتبع سبيل المثال من تسجيل وقت واحد من النواة الركبية الجانبية (LGN) والحصين (HPC) وترد. كان الاستقرار وحدات واحدة هو مبين في الشكل 5B ملحوظا، والتي تبين الطول الموجي متسقة على مدى عدة أيام. وتأكدت هذه الخلايا العصبية إلى أن LGN الخلايا العصبية من خلال كونها تلبي ينبعث منها ضوء الصمام الثنائي التحفيز، كما يتضح منperistimulus الوقت الرسم البياني (PSTH) في الشكل 5C. في هذا المستحضر نفسه، تم تسجيل HPC إمكانات الحقل المحلي كبديل للدولة السلوكية. وأظهرت هذه الآثار تموجات الموجة الحادة (الشكل 5D)، خلال التتابع السلوكي، بما يتفق مع أصلهم الحصين. <img alt="الشكل 1" src="/files/ftp_upload/51675/51675fig1highres.jpg" /> الرقم 1. تصميم hyperdrive في سوليدووركس. A. تخطيطي لمقطع الاكليلية من مخ الفأر في A / P تنسق -2.3 - -2.7 ملم من bregma. يتم رسمها أربعة polyimides الفردية (300 ميكرون) أعلاه القشرة، مما يدل على استهداف المنطقة LGN (الحمراء) مع الأقطاب. B. رسم الجسم التصميم. تدور كفاف الأزرق 180 درجة النتائج في نموذج 3D تصميم الجسم (الشكل). C. إضافة فتحات بوليميد ويعالج محرك للجسم التصميم. تدور في HIGHL الأحمرملامح ighted في B بنسبة 13 ° النتائج في بوليميد نصف فتحة (أعلى اليسار). يضاف مقبض محرك أقراص واحد من دوار كفاف الأخضر في B بنسبة 15 درجة (أعلى اليمين). يضاف المقبض الثاني باستخدام الدالة نمط دائرية (أسفل اليسار). وظيفة يمكن استخدام نفس لإنشاء 16 فتحات نصف بوليميد (أسفل اليمين). D. طائرة جديدة تضاف إلى التصميم (أعلى)، مما يسمح لإنشاء رسم جديد للمايكرو محرك وعاء، تتألف من ثقب المسمار، polyimides حفرة والسكك الحديدية antitorque (القاع). E. سيتم تنفيذ هذه الميزات في تصميم باستخدام قطع وقذف وظائف وتدور 360 درجة لخلق أوعية 16. F. الأبعاد من كبار قطعة رسم (يسار) ونموذج 3D (يمين ). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51675/51675fig1large.jpg" target="_blank">يرجى النقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> <img alt= &quot;الشكل 2&quot; SRC = &quot;/ الملفات / ftp_upload / 51675 / 51675fig2highres.jpg&quot; /&gt; الشكل 2. إعداد قطعة السفلي من hyperdrive. A. يتم وضع أنبوب بوليميد الأول على الشريط على الوجهين. توضع B. أنابيب اللاحقة بشكل فردي، مع الحرص على تقليل الفراغ بين الأنابيب. C. بعد وضع الطبقة الأولى من ، طبقة رقيقة من الغراء cyanoacrylate يتم تطبيق D. طبقة ثانية من polyimides يضاف بسرعة قبل أن يجف الغراء. E. على رأس حزمة polyimides، يتم إضافة 26 G قنية بأنها حامل مكان للألياف البصرية. F . تم إصلاح بناء بأكمله بشكل آمن مع قطرة من الايبوكسي. G. بعد إزالة قنية، ويمكن خفض وبناء في منتصف بشفرة حلاقة، مما أسفر عن قطعتين السفلية متطابقة. H. عرض على سطح قطع من الانتهاء قطعة القاع، وتوضح صفين مزدوجة من أربعة polyimidesوحفرة للألياف البصرية. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51675/51675fig2large.jpg" target="_blank">الرجاء النقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> <img alt="الرقم 3" src="/files/ftp_upload/51675/51675fig3highres.jpg" /> الرقم 3. تجميع hyperdrive. يتم إدخال المصفوفة A. بوليميد في الجسم محرك الأقراص، وتتماشى مع لوحة واجهة الإلكترونية (بنك الاستثمار الأوروبي) باستخدام قنية 26 G. B. ويستخدم كمية صغيرة من الايبوكسي لتركيب المصفوفة polyimid ل الجسم محرك الأقراص. C. تطبيق الثاني من الايبوكسي قد تكون ضرورية، وبعد ذلك يجب dremeled الايبوكسي الزائدة بعيدا رأي D. الأعلى على الجسم محرك أقراص مع المصفوفة المدرجة. E. عن طريق قطعة صغيرة من 33 G بوليميد الأنابيب، الخارجي وترد أنابيب الدليل في الفتحات المقابلة من الجسم محرك الأقراص. F. </stرونغ&gt; يجب أن يتم تعيين جميع أنابيب الخارجي لدليل السكك الحديدية، مع الحرص على تقليل التوتر على الأنابيب. G. بعد يتم تعيين جميع الأنابيب دليل الخارجي، ينبغي تأمينها مع الايبوكسي وقطع فقط فوق الشفة الداخلية. H. مايكرو محرك و التجمع، وتتألف من المسمار مبنية خصيصا، على بعد 5 ملم الربيع وقطعة كبير يجب أن يتم تجميعها ووضعها على سكة المقابلة لإحدى قناتي دليل. أولا يجب أن يكون مشدود بعناية كل جمعية مايكرو محرك في الجسم محرك الأقراص. J. بعد التجميع، يجب أن يكون لكل أنبوب دليل للمايكرو محرك المقابلة K. عرض الجزء السفلي من بوليميد مصفوفة L -. M. يتم إدراج أنابيب بوليميد (0.005 &quot;) في كل أنبوب دليل الخارجي. N. كل أنبوب دليل الداخلي ينبغي أن تناسب بشكل مريح في مفترق انها المقابلة مايكرو محرك. O. وترد أنابيب بوليميد الداخلية مع الايبوكسي إلى مايكرو محرك المقابل وقطع قصيرة قدر الإمكان. بعد epoxied جميع الأنابيب الداخلية دليل، دليل الأنابيب الداخلية جاحظ من بوليميد مصفوفة يجب أن تقطع مطاردة مع شفة المصفوفة. عرض الكلي P. مقلوب لمحرك الأقراص الداخلي خلال أنبوب دليل تحميل. Q. الأعلى عرض الكلي للمحرك خلال الداخلي أنبوب دليل تحميل. R. تجميعها بشكل كامل hyperdrive مع بنك الاستثمار الأوروبي المرفقة، جاهزة للتحميل مع الأقطاب. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/51675/51675fig3large.jpg" target="_blank">الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.</a> <img alt="الرقم 4" src="/files/ftp_upload/51675/51675fig4highres.jpg" /> . الشكل 4. إعداد مخروط التدريع قالب A. المخروط طباعتها على الورق الشفافية B - D. يتم لصقها ورقة من رقائق الألومنيوم إلى القالب باستخدام طبقة رقيقة من الايبوكسي. E. &lt;<html> / قوي&gt; بعد الاستغناء عن القالب، يتم تشكيل مخروط و لصقها معا مع الايبوكسي. <img alt="الرقم 5" src="/files/ftp_upload/51675/51675fig5highres.jpg" /> الشكل 5. تسجيلات في مواقع متعددة باستخدام hyperdrive خفيفة الوزن. A. صورة ماوس يتصرف بحرية مع hyperdrive مزروع. B. أمثلة اثنين من وحدة واحدة الطول الموجي التسجيلات من هذا الفأر. C. اليسار، القسم الاكليل من مخ الفأر تسليط الضوء على النواة الركبية الجانبية، حيث تم تخفيض بعض الأقطاب. الحق، مثلا peristimulus رسوم بيانية الوقت (PSTHs) اثنين من الخلايا العصبية LGN الانحياز إلى التحفيز البصري (الشريط الأصفر). D. الحق، قسم الاكليلية تسليط الضوء على الحصين (HPC)، حيث خفضت مجموعة أخرى من الأقطاب الكهربائية. الحق، مثال الميدانيين المحليين المحتملين تسجيل تموج قرن آمون (تسليط الضوء الأحمر). الإقليم الشمالي &quot;FO: المحافظة على together.within الصفحات =&quot; دائما &quot;&gt; <img alt="الرقم 6" src="/files/ftp_upload/51675/51675fig6highres.jpg" /> الرقم 6. نظرة عامة على مكونات محرك الأقراص. (يسار) نظرة عامة شاملة من مكونات hyperdrive. (الحق) توضيحات من غ التجمع مايكرو محرك الفردي.

Watch this Scientific Journal Video about Design and Fabrication of Ultralight Weight, Adjustable Multi-electrode Probes for Electrophysiological Recordings in Mice at JoVE.com

Design and Fabrication of Ultralight Weight, Adjustable Multi-electrode Probes for Electrophysiological Recordings in Mice

Understanding the neural substrates of behavior requires brain circuit ensemble recording. Because of its genetic tractability, the mouse offers a model for circuit dissection and disease mimicry. Here, a method of designing and fabricating miniaturized probes is described that is suitable for targeting deep brain structure in the mouse.

تصميم وتصنيع وخفيفة الوزن، قابل للتعديل تحقيقات متعددة القطب للتسجيلات الكهربية في الفئران

The number of physiological investigations in the mouse, mus musculus, has experienced a recent surge, paralleling the growth in methods of genetic ...

design-fabrication-ultralight-weight-adjustable-multi-electrode

Research

JoVE Journal

Neuroscience

17.5K Views.  New York University Langone Medical Center. Understanding the neural substrates of behavior requires brain circuit ensemble recording. Because of its genetic tractability, the mouse offers a model for circuit dissection and disease mimicry. Here, a method of designing and fabricating miniaturized probes is described that is suitable for targeting deep brain structure in the mouse.

Video: Design and Fabrication of Ultralight Weight, Adjustable Multi-electrode Probes for Electrophysiological Recordings in Mice

Multi-electrode Array Recordings of Neuronal Avalanches in Organotypic Cultures

The cortex is spontaneously active, even in the absence of any particular input or motor output. During development, this activity is important for the migration and differentiation of cortex cell types and the formation of neuronal connections1. In the mature animal, ongoing activity reflects the past and the present state of an animal into which sensory stimuli are seamlessly integrated to compute future actions. Thus, a clear understanding of the organization of ongoing i.e. spontaneous activity is a prerequisite to understand cortex function. 
Numerous recording techniques revealed that ongoing activity in cortex is comprised of many neurons whose individual activities transiently sum to larger events that can be detected in the local field potential (LFP) with extracellular microelectrodes, or in the electroencephalogram (EEG), the magnetoencephalogram (MEG), and the BOLD signal from functional magnetic resonance imaging (fMRI). The LFP is currently the method of choice when studying neuronal population activity with high temporal and spatial resolution at the mesoscopic scale (several thousands of neurons). At the extracellular microelectrode, locally synchronized activities of spatially neighbored neurons result in rapid deflections in the LFP up to several hundreds of microvolts. When using an array of microelectrodes, the organizations of such deflections can be conveniently monitored in space and time. 
Neuronal avalanches describe the scale-invariant spatiotemporal organization of ongoing neuronal activity in the brain2,3. They are specific to the superficial layers of cortex as established in vitro4,5, in vivo in the anesthetized rat 6, and in the awake monkey7. Importantly, both theoretical and empirical studies2,8-10 suggest that neuronal avalanches indicate an exquisitely balanced critical state dynamics of cortex that optimizes information transfer and information processing.
In order to study the mechanisms of neuronal avalanche development, maintenance, and regulation, in vitro preparations are highly beneficial, as they allow for stable recordings of avalanche activity under precisely controlled conditions. The current protocol describes how to study neuronal avalanches in vitro by taking advantage of superficial layer development in organotypic cortex cultures, i.e. slice cultures, grown on planar, integrated microelectrode arrays (MEA; see also 11-14).

A robust way to study neuronal avalanches, i.e. scale-invariant spatio-temporal activity bursts, indicative of critical state dynamics in cortex. Avalanches emerge spontaneously in developing superficial layers of cultured cortex which allows for long-term measurements of the activity with planar integrated multi-electrode arrays (MEA) under precisely controlled conditions.

تسجيلات صفيف متعدد القطب من الانهيارات الجليدية الخلايا العصبية في الثقافات عضوي النمط

The cortex is spontaneously active, even in the absence of any particular input or motor output.  During development, this activity is important for the ...

Design and Assembly of an Ultra-light Motorized Microdrive for Chronic Neural Recordings in Small Animals

The ability to chronically record from populations of neurons in freely behaving animals has proven an invaluable tool for dissecting the function of neural circuits underlying a variety of natural behaviors, including navigation1 , decision making 2,3, and the generation of complex motor sequences4,5,6. Advances in precision machining has allowed for the fabrication of light-weight devices suitable for chronic recordings in small animals, such as mice and songbirds. The ability to adjust the electrode position with small remotely controlled motors has further increased the recording yield in various behavioral contexts by reducing animal handling.6,7
 Here we describe a protocol to build an ultra-light motorized microdrive for long-term chronic recordings in small animals. Our design evolved from an earlier published version7, and has been adapted for ease-of use and cost-effectiveness to be more practical and accessible to a wide array of researchers. This proven design 8,9,10,11 allows for fine, remote positioning of electrodes over a range of ~ 5 mm and weighs less than 750 mg when fully assembled. We present the complete protocol for how to build and assemble these drives, including 3D CAD drawings for all custom microdrive components.

The design, fabrication and assembly of an ultra-light motorized microdrive is described. The device provides a cost-effective and easy-to-use solution for chronic recordings of single units in small behaving animals.

تصميم و تركيب وميكرودريفي الترا ضوء الميكانيكية للتسجيلات العصبية المزمنة في الحيوانات الصغيرة

The ability to chronically record from populations of neurons in freely behaving animals has proven an invaluable tool for dissecting the function of ...

Dual Electrophysiological Recordings of Synaptically-evoked Astroglial and Neuronal Responses in Acute Hippocampal Slices

Astrocytes form together with neurons tripartite synapses, where they integrate and modulate neuronal activity. Indeed, astrocytes sense neuronal inputs through activation of their ion channels and neurotransmitter receptors, and process information in part through activity-dependent release of gliotransmitters. Furthermore, astrocytes constitute the main uptake system for glutamate, contribute to potassium spatial buffering, as well as to GABA clearance. These cells therefore constantly monitor synaptic activity, and are thereby sensitive indicators for alterations in synaptically-released glutamate, GABA and extracellular potassium levels. Additionally, alterations in astroglial uptake activity or buffering capacity can have severe effects on neuronal functions, and might be overlooked when characterizing physiopathological situations or knockout mice. Dual recording of neuronal and astroglial activities is therefore an important method to study alterations in synaptic strength associated to concomitant changes in astroglial uptake and buffering capacities. Here we describe how to prepare hippocampal slices, how to identify stratum radiatum astrocytes, and how to record simultaneously neuronal and astroglial electrophysiological responses. Furthermore, we describe how to isolate pharmacologically the synaptically-evoked astroglial currents.

The preparation of acute brain slices from isolated hippocampi, as well as the simultaneous electrophysiological recordings of astrocytes and neurons in stratum radiatum during stimulation of schaffer collaterals is described. The pharmacological isolation of astroglial potassium and glutamate transporter currents is demonstrated.

تسجيلات الكهربية المزدوجة للSynaptically-استجابات Astroglial والخلايا العصبية في الحصين شرائح الحاد

Astrocytes form together with neurons tripartite synapses, where they integrate and modulate neuronal activity. Indeed, astrocytes sense neuronal inputs ...

Direct-current Stimulation and Multi-electrode Array Recording of Seizure-like Activity in Mice Brain Slice Preparation

Cathodal transcranial direct-current stimulation (tDCS) induces suppressive effects on drug-resistant seizures. To perform effective actions, the stimulation parameters (e.g., orientation, field strength, and stimulation duration) need to be examined in mice brain slice preparations. Testing and arranging the orientation of the electrode relative to the position of the mice brain slice are feasible. The present method preserves the thalamocingulate pathway to evaluate the effect of DCS on anterior cingulate cortex seizure-like activities. The results of the multichannel array recordings indicated that cathodal DCS significantly decreased the amplitude of the stimulation-evoked responses and duration of 4-aminopyridine and bicuculline-induced seizure-like activity. This study also found that cathodal DCS applications at 15 min caused long-term depression in the thalamocingulate pathway. The present study investigates the effects of DCS on thalamocingulate synaptic plasticity and acute seizure-like activities. The current procedure can test the optimal stimulation parameters including orientation, field strength, and stimulation duration in an in vitro mouse model. Also, the method can evaluate the effects of DCS on cortical seizure-like activities at both the cellular and network levels.

Studies have shown that cathodal transcranial direct-current stimulation can produce suppressive effects on drug-resistant seizures. In this study, an in vitro experimental setup was devised in which the direct-current stimulation and multielectrode array recording of seizure-like activity were evaluated in mice brain slice preparation. The direct-current stimulation parameters were evaluated.

تحفيز التيار المباشر ومتعدد القطب تسجيل صفيف من مثل الاستيلاء آخر في الفئران إعداد شريحة الدماغ

Cathodal transcranial direct-current stimulation (tDCS) induces suppressive effects on drug-resistant seizures. To perform effective actions, the ...

Whole-cell Patch-clamp Recordings for Electrophysiological Determination of Ion Selectivity in Channelrhodopsins

Over the past decade, channelrhodopsins became indispensable in neuroscientific research where they are used as tools to non-invasively manipulate electrical processes in target cells. In this context, ion selectivity of a channelrhodopsin is of particular importance. This article describes the investigation of chloride selectivity for a recently identified anion-conducting channelrhodopsin of Proteomonas sulcata via electrophysiological patch-clamp recordings on HEK293 cells. The experimental procedure for measuring light-gated photocurrents demands a fast switchable &#8211; ideally monochromatic &#8211; light source coupled into the microscope of an otherwise conventional patch-clamp setup. Preparative procedures prior to the experiment are outlined involving preparation of buffered solutions, considerations on liquid junction potentials, seeding and transfection of cells, and pulling of patch pipettes. The actual recording of current-voltage relations to determine the reversal potentials for different chloride concentrations takes place 24 h to 48 h after transfection. Finally, electrophysiological data are analyzed with respect to theoretical considerations of chloride conduction.

This article describes how the ion selectivity of channelrhodopsin is determined with electrophysiological whole-cell patch-clamp recordings using HEK293 cells. Here, the experimental procedure for investigating chloride selectivity of an anion-selective channelrhodopsin is demonstrated. However, the procedure is transferable to other channelrhodopsins of distinct selectivity.

كامل خلية التصحيح المشبك تسجيلات لتحديد الكهربية من أيون الانتقائية في تشانلرودوبسينز

Over the past decade, channelrhodopsins became indispensable in neuroscientific research where they are used as tools to non-invasively manipulate ...

Electrophysiological Method for Whole-cell Voltage Clamp Recordings from Drosophila Photoreceptors

Whole-cell voltage clamp recordings from Drosophila melanogaster photoreceptors have revolutionized the field of invertebrate visual transduction, enabling the use of D. melanogaster molecular genetics to study inositol-lipid signaling and Transient Receptor Potential (TRP) channels at the single-molecule level. A handful of labs have mastered this powerful technique, which enables the analysis of the physiological responses to light under highly controlled conditions. This technique allows control over the intracellular and extracellular media; the membrane voltage; and the fast application of pharmacological compounds, such as a variety of ionic or pH indicators, to the intra- and extracellular media. With an exceptionally high signal-to-noise ratio, this method enables the measurement of dark spontaneous and light-induced unitary currents (i.e.&#160;spontaneous and quantum bumps) and macroscopic Light-induced Currents (LIC) from single D. melanogaster photoreceptors. This protocol outlines, in great detail, all the key steps necessary to perform this technique, which includes both electrophysiological and optical recordings. The fly retina dissection procedure for the attainment of intact and viable ex vivo isolated ommatidia in the bath chamber is described. The equipment needed to perform whole-cell and fluorescence imaging measurements are also detailed. Finally, the pitfalls in using this delicate preparation during extended experiments are explained.

Electrophysiological Method for Whole-cell Voltage Clamp Recordings from Drosophila Photoreceptors

Whole-cell recordings from Drosophila melanogaster photoreceptors enable the measurement of spontaneous dark bumps, quantum bumps, macroscopic responses to light, and current-voltage relationships under various conditions. In combination with D. melanogaster genetic manipulation tools, this method enables the study of the ubiquitous inositol-lipid signaling pathway and its target, the TRP channel.

طريقة الكهربية لالكامل خلية الجهد المشبك تسجيلات من<em&gt; ذبابة الفاكهة</em&gt; المستقبلات الضوئية

Whole-cell voltage clamp recordings from Drosophila melanogaster photoreceptors have revolutionized the field of invertebrate visual transduction, ...

Preparation of Acute Human Hippocampal Slices for Electrophysiological Recordings

Epilepsy affects about 1% of the world population and leads to a severe decrease in quality of life due to ongoing seizures as well as high risk for sudden death. Despite an abundance of available treatment options, about 30% of patients are drug-resistant. Several novel therapeutics have been developed using animal models, though the rate of drug-resistant patients remains unaltered. One of probable reasons is the lack of translation between rodent models and humans, such as a weak representation of human pharmacoresistance in animal models. Resected human brain tissue as a preclinical evaluation tool has the advantage to bridge this translational gap. Described here is a method for high quality preparation of human hippocampal brain slices and subsequent stable induction of epileptiform activity. The protocol describes the induction of burst activity during application of 8 mM KCl and 4-aminopyridin. This activity is sensitive to established AED lacosamide or novel antiepileptic candidates, such as dimethylethanolamine (DMEA). In addition, the method describes induction of seizure-like events in CA1 of human hippocampal brain slices by reduction of extracellular Mg2+ and application of bicuculline, a GABAA receptor blocker. The experimental set-up can be used to screen potential antiepileptic substances for their effects on epileptiform activity. Furthermore, mechanisms of action postulated for specific compounds can be validated using this approach in human tissue (e.g., using patch-clamp recordings). To conclude, investigation of vital human brain tissue ex vivo (here, resected hippocampus from patients suffering from temporal lobe epilepsy) will improve the current knowledge of physiological and pathological mechanisms in the human brain.

The presented protocol describes the transport and preparation of resected human hippocampal tissue with the ultimate goal to use vital brain slices as a preclinical evaluation tool for potential antiepileptic substances.

إعداد شرائح فرس النهر البشري الحادة للتسجيلات الكهربية

Epilepsy affects about 1% of the world population and leads to a severe decrease in quality of life due to ongoing seizures as well as high risk for ...

<meta charset="utf8"></head><body>غرسة مفتوحة المصدر للمراقبة الكهربية متعددة المناطق في الفئران

The TD Drive: A Parametric, Open-Source Implant for Multi&#45;Area Electrophysiological Recordings in Behaving and Sleeping Rats

Intricate interactions between multiple brain areas underlie most functions attributed to the brain. The process of learning, as well as the formation and consolidation of memories, are two examples that rely heavily on functional connectivity across the brain. In addition, investigating hemispheric similarities and/or differences goes hand in hand with these multi-area interactions. Electrophysiological studies trying to further elucidate these complex processes thus depend on recording brain activity at multiple locations simultaneously and often in a bilateral fashion. Presented here is a 3D-printable implant for rats, named TD Drive, capable of symmetric, bilateral wire electrode recordings, currently in up to ten distributed brain areas simultaneously. The open-source design was created employing parametric design principles, allowing prospective users to easily adapt the drive design to their needs by simply adjusting high-level parameters, such as anterior-posterior and mediolateral coordinates of the recording electrode locations. The implant design was validated in n = 20 Lister Hooded rats that performed different tasks. The implant was compatible with tethered sleep recordings and open field recordings (Object Exploration) as well as wireless recording in a large maze using two different commercial recording systems and headstages. Thus, presented here is the adaptable design and assembly of a new electrophysiological implant, facilitating fast preparation and implantation.

<meta charset="utf8"></head><body>تسليط الضوء على المؤلف: فك رموز الذاكرة والتعلم من خلال الغرسات العصبية لدراسات الدماغ متعددة المناطق

Here, we present a unique, 3D-printable implant for rats, named TD Drive, capable of symmetric, bilateral wire electrode recordings, currently in up to ten distributed brain areas simultaneously.

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

Intricate interactions between multiple brain areas underlie most functions attributed to the brain. The process of learning, as well as the formation and ...