Le TD Drive : un implant paramétrique open-source pour les enregistrements électrophysiologiques multi-zones chez les rats en comportement et endormis

Résumé

Ici, nous présentons un implant unique, imprimable en 3D, pour les rats, nommé TD Drive, capable d’enregistrements symétriques et bilatéraux de fils-électrodes, actuellement dans jusqu’à dix zones cérébrales distribuées simultanément.

Résumé

Des interactions complexes entre plusieurs zones du cerveau sous-tendent la plupart des fonctions attribuées au cerveau. Le processus d’apprentissage, ainsi que la formation et la consolidation des souvenirs, sont deux exemples qui dépendent fortement de la connectivité fonctionnelle à travers le cerveau. De plus, l’étude des similitudes et/ou des différences hémisphériques va de pair avec ces interactions multi-zones. Les études électrophysiologiques qui tentent d’élucider davantage ces processus complexes dépendent donc de l’enregistrement de l’activité cérébrale à plusieurs endroits simultanément et souvent de manière bilatérale. Voici un implant imprimable en 3D pour rats, nommé TD Drive, capable d’enregistrer symétriquement et bilatéralement des électrodes-fils, actuellement dans jusqu’à dix zones cérébrales distribuées simultanément. La conception open-source a été créée en utilisant des principes de conception paramétriques, permettant aux utilisateurs potentiels d’adapter facilement la conception du variateur à leurs besoins en ajustant simplement des paramètres de haut niveau, tels que les coordonnées antéro-postérieures et médiolatérales des emplacements des électrodes d’enregistrement. La conception de l’implant a été validée chez n = 20 rats Lister Hooded qui ont effectué différentes tâches. L’implant était compatible avec les enregistrements de sommeil attachés et les enregistrements en plein champ (exploration d’objets) ainsi qu’avec l’enregistrement sans fil dans un grand labyrinthe à l’aide de deux systèmes d’enregistrement commerciaux différents et de scènes. Ainsi, la conception et l’assemblage adaptables d’un nouvel implant électrophysiologique sont présentés, facilitant une préparation et une implantation rapides.

Introduction

La nature multi-zones des interactions cérébrales pendant l’éveil et le sommeil rend difficile l’étude exhaustive des processus physiologiques en cours. Alors que des approches telles que l’IRM fonctionnelle (IRMf) et l’échographie fonctionnelle (fUS) permettent d’échantillonner l’activité cérébrale à partir de cerveaux entiers ^1,2, elles exploitent le couplage neurovasculaire pour déduire l’activité cérébrale de l’activité hémodynamique, limitant ainsi leur résolution temporelle². De plus, l’IRMf exige que le sujet de recherche soit placé dans un scann....

Protocole

La présente étude a été approuvée par le Comité central néerlandais Dierproeven (CCD) et menée conformément à la loi sur les expériences sur les animaux (codes de protocole : 2020-0020-006 et 2020-0020-010). Des rats mâles Lister à capuchon de 9 à 12 semaines à l’arrivée ont été utilisés. Les réactifs et l’équipement utilisés dans le protocole sont répertoriés dans la table des matériaux. Reportez-vous à la figure supplémentaire 1 et à la figure supplémentaire 2 pour connaître les étapes du processus de construction du disque.

1. Ajustement et créatio....

Discussion

Cet article présente un implant adaptable pour les enregistrements bilatéraux symétriques multi-électrodes de fil pour les rats se déplaçant librement.

La possibilité d’ajuster facilement l’implant en modifiant des paramètres prédéfinis a été l’une des motivations pour la création du TD Drive. Tout en visant à maximiser la flexibilité pour changer les paramètres, les contraintes inhérentes aux relations entre eux imposent nécessairement.......

matériels

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