Cette étude a été financée par le National Institute on Drug Abuse subventions DA 006886 et 032270 DA.

<ol><li> Câbler les moteurs pas à pas bipolaires en vissant les fils dans les connecteurs fournis avec la carte de conducteur. Les couleurs de fils sur les moteurs pas à pas bipolaires sont normalisés (figure 1). Remarque: Les moteurs pas à pas décrites ont une résolution de 1,8 ° / étape, visant à 0,346 ° / étape. Un stereotax norme a 3 mm/360 ° de Voyage. La résolution finale est de 2,88 um / étape. Les moteurs sont également capables de marchepied fractionnée. <ol><li> Connectez le fil vert à A +, connecter le fil noir à A-, connecter le fil rouge de B + et connecter le fil bleu à B-. </li></ol></li><li> Faites glisser les coupleurs sur les moteurs pas à pas, en prenant soin d&#39;aligner les trous de montage, et fixer à l&#39;aide 12x Vis M3 Socket Head (20 mm) (figure 2). <ol><li> Veiller à ce que les coupleurs sont fermement attachés aux moteurs. Remarque: Les modèles 3D ne comprennent pas les discussions. Les pièces sont marquées avec des pas de vis, mais elles doivent être exploitées après qu&#39;ils sontfabriqué. </li></ol></li><li> Retirer les vis de réglage des poignées de pouce sur les 3 axes de l&#39;instrument stéréotaxique utilisant une petite clé hexagonale. Les poignées de pouce sont filetés, afin de les tourner dans le sens antihoraire pour l&#39;enlever. Gardez les rondelles de PTFE en place sur le bras (figure 3). </li><li> Vissez l&#39;extrémité filetée des colliers sur les tiges filetées des bras de l&#39;instrument stéréotaxique (figure 3). <ol><li> Assurez-vous qu&#39;il n&#39;ya pas d&#39;écart entre les joints toriques en PTFE et colliers. Cela garantit que les coordonnées sont maintenus lorsque le robot change de direction. </li><li> Fixez les colliers sur les fils des bras stéréotaxique utilisant 3x NF10-32 (1/4 de pouce) point de coupe vis de réglage. </li><li> Faites glisser chaque moteur et le coupleur sur les colliers et les bras stéréotaxiques. Veiller à ce que les moteurs affleurer avec les bras, et les trous ensemble de vis sur les colliers s&#39;alignent avec la partie plate des arbres moteurs (figure 4). </li><li> Fixez le couplers à la stereotax en utilisant les trous de montage et 6x NF10-32 (1/2 pouce) point de coupe vis de réglage (figure 4). </li><li> Fixez les colliers aux arbres de moteur utilisant 3x NF10-32 (1/4 de pouce) vis de réglage (Figure 4). </li></ol></li><li> Préparation de la carte de conducteur CNC en définissant chacune des broches du contrôleur à la moitié de marchepied. Remarque: Ce pilote de moteur pas à pas est comme une carte de circuit exposés. Une affaire peut être construit, mais il n&#39;est pas nécessaire. En outre, un certain nombre de différents contrôleurs de moteurs pas à pas bipolaires peut être utilisée. Si c&#39;est le cas, veiller à ce que les instructions d&#39;installation sont suivies pour le conseil que vous avez acheté. <ol><li> Alignez les 6 broches par moteur pas à pas de la même manière. Demi-marchepied permet le double de la résolution de l&#39;étape en degrés / étape (figure 5). </li><li> Retournez la broche 1 à la position, la broche 2 à la position d&#39;arrêt, la broche 3 à la position surtion, la broche 4 à la position d&#39;arrêt, la broche 5 à la position sur, et la broche 6 à la position d&#39;arrêt (Figure 5). </li></ol></li><li> Brancher les moteurs (X - Y - Z) dans le pilote de moteur pas à pas, en même temps que le bloc d&#39;alimentation 12 V. Le positionnement correct est marqué sur le conducteur. En outre, fixer le conducteur de pas de port série d&#39;un ordinateur en utilisant un DB25cable (Figure 6). </li><li> Installez le logiciel de fraisage CNC sur un ordinateur personnel (ce devra être situé dans une zone chirurgicale) en suivant les instructions par défaut. Une fois installé, ouvrez le logiciel pour commencer la configuration. <ol><li> Configurer le logiciel pour communiquer avec les moteurs pas à pas. Remarque: Les instructions suivantes sont destinées à un usage uniquement avec le pilote de moteur pas à pas TB6560. </li><li> Cliquez dans les menus du logiciel comme suit. Ouvert → → Config Ports and Pins→ signaux de sortie. Remplissez l&#39;invite pour correspondre à la figure 7 et cliquez sur Apply. </li><li> Cliquez dans les menus du logiciel comme suit. Ouvrir → Config → Ports et Pins → signaux d&#39;entrée. Remplissez l&#39;invite pour correspondre à la figure 8 et cliquez sur Apply. </li><li> Cliquez dans les menus du logiciel comme suit. Ouvrez → Config → Ports et Pins → Sorties moteur. Remplissez l&#39;invite pour correspondre à la figure 9 et cliquez sur Apply. </li><li> Cliquez dans les menus du logiciel comme suit. Ouvrir → réglage Config → moteur. Remplissez l&#39;invite pour correspondre à la figure 10 et cliquez sur Enregistrer les paramètres de l&#39;Axe. Répétez l&#39;étape précédente pour les 3 axes en utilisant les mêmes valeurs. </li></ol></li><li> Calibrer le stereotax à l&#39;échelle du logiciel CNC. Remarque: Le logiciel est conçu pour les machines de fraisage standard, de sorte que l&#39;unité de mesure ne sera pas proportionnelle à la Voyage d&#39;un instrument stéréotaxique.<ol><li> Réglez la vitesse des moteurs de 1 pouce par minute, et &quot;jog&quot; de l&#39;axe Z-de l&#39;instrument stéréotaxique avec PgUp / PgDn au millimètre près. Remarque: La vitesse de jogging maximale recommandée est de 3500 um / s et la vitesse de coupe maximale recommandée est de 500 um / s. </li><li> Zéro de l&#39;axe Z, et Jog l&#39;instrument stéréotaxique 1 mm. La distance parcourue sur l&#39;axe Z dans Mach3 est la &quot;constante d&#39;échelle&quot;. coordonnées de la machine sont déterminés en multipliant les coordonnées du crâne (mm) par la &quot;constante d&#39;échelle&quot;. </li><li> Effectuer des tests aléatoires de 3 axes en les programmant pour voyager quelques distances connues, et s&#39;assurer que les mouvements sont précis. Si le Voyage de stereotax est trop loin ou à court, modifier la constante de mise à l&#39;échelle en conséquence. Remarque: Une fois mise à l&#39;échelle est terminée, les scripts personnalisés inclus peuvent être utilisés pour générer le g-code pour les chirurgies. Cependant, il est fortement recommandé que les utilisateurs se familiarisent avec le g-code avant de tenter de générer automatiquementchirurgies. Ceci est impératif pour le dépannage et la modification des chirurgies automatisés. </li></ol></li><li> Fixez le micro forage de moteur de l&#39;instrument stéréotaxique utilisant le grand support de sonde supplémentaire. Remarque: La vitesse minimale recommandée de l&#39;outil de forage est de 40.000 tours par minute. </li><li> Auto-générer G-code pour une craniotomie de tranchant avec 3 trous de vis du crâne. <ol><li> Placez tous les scripts personnalisés à partir de la table de logiciels dans un seul dossier sur un PC. </li><li> Ouvrez le script &quot;SharpEdgeCraniotomy.m&quot; et exécuter le code. </li><li> Sélectionnez deux à l&#39;invite &quot;Quel type de chirurgie vous serez spectacle?&quot; (Figure 11). </li><li> Sélectionnez Personnalisé pour définir les coins de la fenêtre de crâne. Remplissez chaque invite pour correspondre à la figure 12. </li><li> Définir les positions X et Y des coins de craniotomie. Chaque coordonnée doit être saisi dans le bon ordre, selon l&#39;exemple de la figure 13 </strong&gt;. </li><li> Entrez 3 dans l&#39;invite de produire 3 trous du crâne (figure 14). </li><li> Sélectionnez Définir l&#39;aide des coordonnées, et entrez les coordonnées de chaque trou à partir du modèle de la figure 15. Remarque: Si les coordonnées précises ne sont pas importants, il ya une option pour pointer et cliquer les positions des trous sur une image d&#39;un crâne de rat. Les postes seront générés automatiquement. </li><li> Définir les paramètres de forage. Pour la première chirurgie tests, acceptez les valeurs par défaut. Note: Ces valeurs dépendent des moteurs pas à pas, et le crâne de l&#39;animal. Chaque emplacement de la race de rat et la cible a une épaisseur de crâne légèrement différente. Pour les quelques chirurgies initiales à l&#39;aide de ce dispositif, être prêt à tester les profondeurs de forage et enlever tous les morceaux de crâne restants manuellement. Les valeurs peuvent ensuite être modifiés pour de futures interventions chirurgicales (figure 16). </li><li> Nommez le g-Code, il sera généré automatiquement et saved au répertoire de travail. </li></ol></li><li> Chargez le g-code dans le logiciel de fraisage CNC et un crâne de test dans les instruments stéréotaxiques barres d&#39;oreilles. <ol><li> Jogging manuellement le foret à Bregma l&#39;aide des touches fléchées. Utilisez une vitesse de jogging lent (~ 5 pouces / m) pour assurer l&#39;exactitude. </li><li> Lancer l&#39;outil de forage tournant à 38 000 tours par minute supérieure. </li><li> Appuyez sur CycleStart; la stereotax effectuera de nombreux passages de la même coupe, à des profondeurs différentes. Entre chaque passage, la stereotax pause, de sorte que le chirurgien peut continuer ou abandonner coupe. Appuyez sur Continuer Cycle (Alt-R) de continuer passes. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Yin, H. H., Knowlton, B. J., Balleine, B. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lesions+of+dorsolateral+striatum+preserve+outcome+expectancy+but+disrupt+habit+formation+in+instrumental+learning.">Lesions of dorsolateral striatum preserve outcome expectancy but disrupt habit formation in instrumental learning.</a> Eur. J. Neurosci. 19 (1), 181-189 (2004).</li><li>West, M. O., Woodward, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+technique+for+microiontophoretic+study+of+single+neurons+in+the+freely+moving+rat.">A technique for microiontophoretic study of single neurons in the freely moving rat.</a> J. Neurosci. Methods. 11 (3), 179-186 (1984).</li><li>Peoples, L. L., West, M. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phasic+firing+of+single+neurons+in+the+rat+nucleus+accumbens+correlated+with+the+timing+of+intravenous+cocaine+self-administration.">Phasic firing of single neurons in the rat nucleus accumbens correlated with the timing of intravenous cocaine self-administration.</a> J. Neurosci. 16 (10), 3459-3473 (1996).</li><li>Wolske, M., Rompre, P. P., Wise, R. A., West, M. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Activation+of+single+neurons+in+the+rat+nucleus+accumbens+during+self-stimulation+of+the+ventral+tegmental+area.">Activation of single neurons in the rat nucleus accumbens during self-stimulation of the ventral tegmental area.</a> J. Neurosci. 13 (1), 1-12 (1993).</li><li>Bozza, T., McGann, J. P., Mombaerts, P., &amp;Wachowiak, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+imaging+of+neuronal+activity+by+targeted+expression+of+a+genetically+encoded+probe+in+the+mouse.">In vivo imaging of neuronal activity by targeted expression of a genetically encoded probe in the mouse.</a> Neuron. 42 (1), 9-21 (2004).</li><li>Pitts, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Office+of+Laboratory+Animal+Welfare.">Office of Laboratory Animal Welfare.</a> Institutional animal care and use committee guidebook. , (2002).</li><li>Yoon, T., Otto, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differential+contributions+of+dorsal+vs.+ventral+hippocampus+to+auditory+trace+fear+conditioning.">Differential contributions of dorsal vs. ventral hippocampus to auditory trace fear conditioning.</a> Neurobiol. Learn. Mem. 87 (4), 464-475 (2007).</li><li>Root, D. H., 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=Differential+roles+of+ventral+pallidum+subregions+during+cocaine+self-administration+behaviors.">Differential roles of ventral pallidum subregions during cocaine self-administration behaviors.</a> J. Comp. Neurol. 521 (3), 558-588 (2012).</li><li>Yang, G., Pan, F., Parkhurst, C. N., Grutzendler, J., Gan, W. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thinned-skull+cranial+window+technique+for+long-term+imaging+of+the+cortex+in+live+mice.">Thinned-skull cranial window technique for long-term imaging of the cortex in live mice.</a> Nat. Protoc. 5 (2), 201-208 (2010).</li><li>Feng, L., Sametsky, E. A., Gusev, A. G., Uteshev, V. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Responsiveness+to+nicotine+of+neurons+of+the+caudal+nucleus+of+the+solitary+tract+correlates+with+the+neuronal+projection+target.">Responsiveness to nicotine of neurons of the caudal nucleus of the solitary tract correlates with the neuronal projection target.</a> J. Neurophysiol. 108 (7), 1884-1894 (2012).</li><li>Babaei, P., Soltani Tehrani, ., B, A., Alizadeh, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Transplanted+Bone+Marrow+Mesenchymal+Stem+Cells+Improve+Memory+in+Rat+Models+of+Alzheimer's+Disease.">Transplanted Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells Improve Memory in Rat Models of Alzheimer's Disease.</a> Stem Cells Int. 2012, 369417 (2012).</li></ol>

Les auteurs n&#39;ont aucun intérêt financier concurrents à divulguer.

L&#39;utilisation de l&#39;équipement de chirurgie automatisé permet d&#39;éliminer certains des problèmes les plus communs dans la recherche en neurosciences. Tout d&#39;abord, les trajectoires d&#39;outil sont reproductibles à 100%. Chaque coupe est assuré d&#39;être dans la même position par rapport au bregma. Deuxièmement, il convient de réduire les erreurs de l&#39;expérimentateur. Bien que de nombreux chercheurs sont des chirurgiens hautement qualifiés, il faut une quantité exceptionnelle de pratique ...

Chirurgie stéréotaxique rongeur est utilisé dans une grande variété d&#39;applications, y compris les neurosciences lesioning 1, 2 iontophorèse, microfils implantation 3, 4 stimulation, et mince crâne imagerie 5. Cependant, il ya des obstacles majeurs auxquels sont confrontés ceux qui souhaitent appliquer ces techniques, y compris la courbe d&#39;apprentissage abrupte pour effectuer la chirurgie stéréotaxique précise et la haute probabilité d&#39;erreur humaine. Les erreurs humaines comprennent la mesure et erreurs de calcul, ainsi que la faible précision et la reproductibilité des mouvements humains. Dans un effort pour réduire ces erreurs de confusion, les chirurgiens stéréotaxiques bénéficieraient d&#39;un système qui garantit que toutes les procédures chirurgicales sont effectuées de façon identique dans toutes les disciplines. La réduction des erreurs est également une méthode par laquelle les chercheurs peuvent réduire l&#39;utilisation de matières d&#39;origine animale, l&#39;objectif principal des Instituts nationaux de la santé pour l&#39;expérimentation animale 6. Dans un monde idéal, tout schirurgies tereotactic seraient parfaitement reproductible dans des expériences, et entre les laboratoires. Pour résoudre ce problème, les entreprises ont développé de nouvelles stereotaxics ultra-précis, et d&#39;affichages numériques pour la lecture des mesures. Pour éliminer les erreurs du mouvement humain, manipulateurs micro et stereotaxics motorisés ont été produits dans le commerce, mais leur coût élevé peut être prohibitif pour un laboratoire avec un budget limité. De plus, leur logiciel est totalement propriétaire, et ne peut être modifié par le chercheur pour accueillir un nouveau type de chirurgie. Une solution abordable pour le problème de l&#39;erreur humaine est de construire un stereotax robotique à partir du modèle existant d&#39;un laboratoire, en utilisant l&#39;industrie des équipements CNC standard. Parce que d&#39;une communauté en plein essor de l&#39;amateur CNC, les matériaux sont nettement moins chers que les équipements scientifiques. Ceci permet de construire un instrument stéréotaxique CNC précise, ce qui est également très souple et peu coûteux. Avec une connaissance de base de l&#39;usinage CNC et G-code, individuellementals peuvent programmer une chirurgie stéréotaxique qu&#39;ils imaginent, sans les limitations des logiciels propriétaires. Et, afin d&#39;accélérer la production de g-code pour les chirurgies simples, ce protocole comprend un logiciel qui permet à l&#39;utilisateur de concevoir chirurgies (tranchant craniotomie, mince crâne fenêtrage, trou de forage et d&#39;implants descente) dans point et cliquez sur les menus. Ces sorties programmes un g-code qui peut être complété exécuté directement à partir du logiciel CNC. En tout, une mise à jour stéréotaxique motorisé est idéal pour ceux qui ont un intérêt à accroître la précision et la reproductibilité des interventions chirurgicales, tout en conservant la flexibilité et le faible coût d&#39;une plate-forme open source.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="749">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="44">
			<td height="44" style="height:44px;width:141px;">1x Standard U Frame Stereotax</td>
			<td style="width:137px;">Kopf</td>
			<td style="width:117px;"><a href="http://www.kopfinstruments.com/Stereotaxic/900.html">Kopf</a></td>
			<td style="width:355px;">This protocol should work with most existing stereotaxic devices.</td>
		</tr>
		<tr height="65">
			<td height="65" style="height:65px;width:141px;">3x 12 V, 1.6 A, 233 oz-inch Geared Bipolar Stepper Motor</td>
			<td style="width:137px;">Phidgets</td>
			<td style="width:117px;"><a href="http://www.robotshop.com/geared-bipolar-stepper-motor-3v-233-oz-in.html">Robot Shop</a></td>
			<td style="width:355px;">Any high torque geared stepper motor should do.&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="73">
			<td height="73" style="height:73px;width:141px;">1x 3 Axis CNC Stepper Motor Driver Board Controller</td>
			<td style="width:137px;">Toshiba</td>
			<td style="width:117px;"><a href="http://www.ebay.com/itm/CNC-Router-3-Axis-TB6560-3-5A-Stepper-Motor-Driver-Board-For-Engraving-Machine-/300981888819">Ebay</a></td>
			<td style="width:355px;">Any 3 Axis CNC driver should do. Linked Item includes Mach3 CNC software.&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="94">
			<td height="94" style="height:94px;width:141px;">2x Arm Couplers: medial-lateral (ML) &#38; dorsal-ventral (DV)</td>
			<td style="width:137px;">custom machined</td>
			<td style="width:117px;"><a href="http://eden.rutgers.edu/~mrcoffey/images/3D%20Models%20-%20CNC%20Stereotax%20Parts.zip">Part Drawings</a></td>
			<td style="width:355px;">These must be machined by your local machine shop. (costs will vary)</td>
		</tr>
		<tr height="76">
			<td height="76" style="height:76px;width:141px;">1x anterior-posterior (AP) Coupler</td>
			<td style="width:137px;">custom machined</td>
			<td style="width:117px;"><a href="http://eden.rutgers.edu/~mrcoffey/images/3D%20Models%20-%20CNC%20Stereotax%20Parts.zip">Part Drawings</a></td>
			<td style="width:355px;">These must be machined by your local machine shop. (costs will vary)</td>
		</tr>
		<tr height="127">
			<td height="172" rowspan="3" style="height:172px;width:141px;">3x Motor to Stereotax Collar</td>
			<td rowspan="3" style="width:137px;">custom machined</td>
			<td style="width:117px;"><a href="http://eden.rutgers.edu/~mrcoffey/images/3D%20Models%20-%20CNC%20Stereotax%20Parts.zip">Part Drawings</a></td>
			<td rowspan="3" style="width:355px;">These must be machined by your local machine shop. (costs will vary)</td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:117px;"></td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:117px;"><a href="http://eden.rutgers.edu/~mrcoffey/images/Collar.html">View in Browser</a></td>
		</tr>
		<tr height="43">
			<td height="65" rowspan="2" style="height:65px;width:141px;">12x NF10-32 Cup Point Set Screws</td>
			<td rowspan="2" style="width:137px;">McMaster Carr</td>
			<td style="width:117px;"><a href="http://www.mcmaster.com/#92313A829">&#189;&#8221; Length</a></td>
			<td rowspan="2" style="width:355px;">You will need 6 of each.</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:117px;"><a href="http://www.mcmaster.com/#92313A825">&#188;&#8221; Length</a></td>
		</tr>
		<tr height="46">
			<td height="46" style="height:46px;width:141px;">12x M3 Socket Head Screws (20 mm)</td>
			<td style="width:137px;">McMaster Carr</td>
			<td style="width:117px;"><a href="http://www.mcmaster.com/#92855A319">20mm Length</a></td>
			<td style="width:355px;">You will need 4 for each motor</td>
		</tr>
		<tr height="48">
			<td height="48" style="height:48px;width:141px;">1x Micro-Motor Drill&#160;</td>
			<td style="width:137px;">Buffalo Dental</td>
			<td style="width:117px;"><a href="http://www.buffalodental.com/pdfnew/x50.pdf">X50</a></td>
			<td style="width:355px;">Any Micromotor drill will work.&#160; At least 38,000 rpm recommended</td>
		</tr>
		<tr height="53">
			<td height="53" style="height:53px;width:141px;">1x 12 V DC Power Supply</td>
			<td style="width:137px;">12 Volt Adapters</td>
			<td style="width:117px;"><a href="http://www.12vadapters.com/adapter/power-supply/12v/7-amp-7a.html">12v DC &#8211; 7 Amp</a></td>
			<td style="width:355px;">Any 12 V DC PSU should work (ensure amperage rating is higher than the sum of the motors&#8217; amperage).</td>
		</tr>
		<tr height="44">
			<td height="44" style="height:44px;width:141px;">1x Extra Large Probe Holder</td>
			<td style="width:137px;">Stoelting</td>
			<td><a href="http://www.stoeltingco.com/neuroscience/accessories/stereotaxic-probe-holders/extra-large-probe-holder-551.html">Stoelting</a></td>
			<td style="width:355px;"></td>
		</tr>
		<tr height="44">
			<td height="44" style="height:44px;width:141px;">1x Grade B Rat Skull</td>
			<td style="width:137px;">Skulls Unlimited</td>
			<td><a href="http://www.skullsunlimited.com/record_variant.php?id=4009">Skulls Unlimited</a></td>
			<td style="width:355px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:141px;">Mach 3 Mill</td>
			<td style="width:137px;">ArtSoft USA</td>
			<td style="width:117px;"><a href="http://www.machsupport.com/ccount/click.php?id=1">Trial Download</a></td>
			<td style="width:355px;">Any Standard CNC controlling software should work.</td>
		</tr>
		<tr height="44">
			<td height="44" style="height:44px;width:141px;">Surgery Designer</td>
			<td style="width:137px;">Kevin Coffey &#38; David Barker</td>
			<td style="width:117px;"><a href="http://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/40282-robot-assisted-stereotactic-surgery">MATLAB File Exchange</a></td>
			<td style="width:355px;">These codes are available to modify. We accept no responsibility for your use or modification of code.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

building an open-source robotic stereotaxic instrument

Ce protocole comprend les modèles et les logiciels nécessaires pour mettre à niveau un instrument stéréotaxique existant à un (CNC) instrument stéréotaxique robotisée pour environ 1000 $ (à l&#39;exclusion d&#39;une perceuse), à ​​l&#39;aide de l&#39;industrie des moteurs pas à pas standard et logiciel de contrôle CNC. Chaque axe a vitesse variable et peut être actionné en même temps ou indépendamment. La flexibilité du robot et le système de codage ouvert (g-code), il est capable d&#39;effectuer des tâches personnalisées qui ne sont pas pris en charge par les systèmes commerciaux. Ses applications incluent, mais ne sont pas limités à, des trous de forage, craniotomies de bord pointu, crâne amincissement, et des électrodes ou canule abaissement. Afin d&#39;accélérer la rédaction de g-codage pour les chirurgies simples, nous avons développé des scripts personnalisés qui permettent aux individus de concevoir une chirurgie sans aucune connaissance de programmation. Cependant, pour les utilisateurs de tirer le meilleur parti de la stereotax motorisé, il serait avantageux d&#39;être informés de la programmation mathématique et G-codage (simples progéperonnage pour l&#39;usinage CNC). La vitesse de forage recommandée est supérieure à 40 000 tours par minute. La résolution de moteur pas à pas est de 1,8 ° / étape, visant à 0,346 ° / Étape. Un stereotax standard a une résolution de 2,88 um / étape. La vitesse de coupe maximale recommandée est de 500 um / s. La vitesse de jogging maximale recommandée est de 3500 um / s. La taille maximale recommandée de trépan de forage est HP 2.

Le résultat de l&#39;opération dans les procédés conçu final sera un crâne de rat avec une craniotomie d&#39;arête vive, et trois trous de crâne (Figure 17). Notez que le crâne utilisé pour démontrer la chirurgie était beaucoup plus large que le crâne de rat prototype. Le bord craniotomie forte peut être utilisé pour insérer un tableau de micro-fil dans le cerveau, pour une grande densité enregistrements de neurones. Le stereotax CNC peut également être utilisé pour abaisser la matri...

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Building An Open-source Robotic Stereotaxic Instrument

Ce protocole comprend les modèles et les logiciels nécessaires pour mettre à niveau un instrument stéréotaxique existant à un robot (numérique par ordinateur contrôlé; CNC) instrument stéréotaxique pour environ 1000 $ (à l&#39;exclusion d&#39;une perceuse).

Construire un open-source robotique stéréotaxique Instrument

This protocol includes the designs and software necessary to upgrade an existing stereotaxic instrument to a robotic (CNC) stereotaxic instrument for ...

building-an-open-source-robotic-stereotaxic-instrument

Research

JoVE Journal

Neuroscience

14.7K vues.  Rutgers, The State University of New Jersey.  Ce protocole comprend les modèles et les logiciels nécessaires pour mettre à niveau un instrument stéréotaxique existant à un robot (numérique par ordinateur contrôlé; CNC) instrument stéréotaxique pour environ 1000 $ (à l'exclusion d'une perceuse). 

Vidéo: Building An Open-source Robotic Stereotaxic Instrument

Rodent Stereotaxic Surgery and Animal Welfare Outcome Improvements for Behavioral Neuroscience

Stereotaxic surgery for the implantation of cannulae into specific brain regions has for many decades been a very successful experimental technique to investigate the effects of locally manipulated neurotransmitter and signaling pathways in awake, behaving animals. Moreover, the stereotaxic implantation of electrodes for electrophysiological stimulation and recording studies has been instrumental to our current understanding of neuroplasticity and brain networks in behaving animals. Ever-increasing knowledge about optimizing surgical techniques in rodents1-4, public awareness concerning animal welfare issues and stringent legislation (e.g., the 2010 European Union Directive on the use of laboratory animals5) prompted us to refine these surgical procedures, particularly with respect to implementing new procedures for oxygen supplementation and the continuous monitoring of blood oxygenation and heart rate levels during the surgery as well as introducing a standardized protocol for post-surgical care. Our observations indicate that these modifications resulted in an increased survival rate and an improvement in the general condition of the animals after surgery (e.g. less weight loss and a more active animal). This video presentation will show the general procedures involved in this type of stereotaxic surgery with special attention to our several modifications. We will illustrate these surgical procedures in rats, but it is also possible to perform this type of surgery in mice or other small laboratory animals by using special adaptors for the stereotaxic apparatus6.

Stereotaxic surgery on rodents allows for targeted administration of drugs or electrical stimulation and recordings in awake, behaving animals. In this video presentation we will demonstrate recent procedural refinements to this long-standing procedure that successfully improved survival rate and reduced post-surgical weight loss.

Chirurgie stéréotaxique rongeurs et des améliorations pour la protection des animaux Résultat Behavioral Neuroscience

Stereotaxic surgery for the implantation of cannulae into specific brain regions has for many decades been a very successful experimental technique to ...

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Neurosciences

Stereotaxic Surgery for Excitotoxic Lesion of Specific Brain Areas in the Adult Rat

Many behavioral functions in mammals, including rodents and humans, are mediated principally by discrete brain regions. A common method for discerning the function of various brain regions for behavior or other experimental outcomes is to implement a localized ablation of function. In humans, patient populations with localized brain lesions are often studied for deficits, in hopes of revealing the underlying function of the damaged area. In rodents, one can experimentally induce lesions of specific brain regions.
Lesion can be accomplished in several ways. Electrolytic lesions can cause localized damage but will damage a variety of cell types as well as traversing fibers from other brain regions that happen to be near the lesion site. Inducible genetic techniques using cell-type specific promoters may also enable site-specific targeting. These techniques are complex and not always practical depending on the target brain area. Excitotoxic lesion using stereotaxic surgery, by contrast, is one of the most reliable and practical methods of lesioning excitatory neurons without damaging local glial cells or traversing fibers.
Here, we present a protocol for stereotaxic infusion of the excitotoxin, N-methyl-D-aspartate (NMDA), into the basolateral amygdala complex. Using anatomical indications, we apply stereotaxic coordinates to determine the location of our target brain region and lower an injection needle in place just above the target. We then infuse our excitotoxin into the brain, resulting in excitotoxic death of nearby neurons. While our experimental subject of choice is a rat, the same methods can be applied to other mammals, with the appropriate adjustments in equipment and coordinates.
This method can be used on a variety of brain regions, including the basolateral amygdala1-6, other amygdala nuclei6, 7, hippocampus8, entorhinal cortex9 and prefrontal cortex10. It can also be used to infuse biological compounds such as viral vectors1, 11. The basic stereotaxic technique could also be adapted for implantation of more permanent osmotic pumps, allowing more prolonged exposure to a compound of interest.

Targeted ablation of specific brain region(s) by infusion of an excitotoxin using stereotaxic coordinates is described. This technique could also be adapted for infusion of other chemicals into the rat brain.

Chirurgie stéréotaxique pour lésion excitotoxique des zones spécifiques du cerveau chez le rat adulte

Many behavioral functions in mammals, including rodents and humans, are mediated principally by discrete brain regions. A common method for discerning the ...

Stereotaxic Infusion of Oligomeric Amyloid-beta into the Mouse Hippocampus

Alzheimer&#8217;s disease is a neurodegenerative disease affecting the aging population. A key neuropathological feature of the disease is the over-production of amyloid-beta and the deposition of amyloid-beta plaques in brain regions of the afflicted individuals. Throughout the years scientists have generated numerous Alzheimer&#8217;s disease mouse models that attempt to replicate the amyloid-beta pathology. Unfortunately, the mouse models only selectively mimic the disease features. Neuronal death, a prominent effect in the brains of Alzheimer&#8217;s disease patients, is noticeably lacking in these mice. Hence, we and others have employed a method of directly infusing soluble oligomeric species of amyloid-beta - forms of amyloid-beta that have been proven to be most toxic to neurons - stereotaxically into the brain. In this report we utilize male C57BL/6J mice to document this surgical technique of increasing amyloid-beta levels in a select brain region. The infusion target is the dentate gyrus of the hippocampus because this brain structure, along with the basal forebrain that is connected by the cholinergic circuit, represents one of the areas of degeneration in the disease. The results of elevating amyloid-beta in the dentate gyrus via stereotaxic infusion reveal increases in neuron loss in the dentate gyrus within 1 week, while there is a concomitant increase in cell death and cholinergic neuron loss in the vertical limb of the diagonal band of Broca of the basal forebrain. These effects are observed up to 2 weeks. Our data suggests that the current amyloid-beta infusion model provides an alternative mouse model to address region specific neuron death in a short-term basis. The advantage of this model is that amyloid-beta can be elevated in a spatial and temporal manner.

Here, we present a protocol for direct stereotaxic brain infusion of amyloid-beta. This methodology provides an alternative in vivo mouse model to address the short-term effects of amyloid-beta on brain neurons.

Infusion stéréotaxique des oligomères bêta-amyloïde dans les Hippocampus souris

Alzheimer&#8217;s disease is a neurodegenerative disease affecting the aging population. A key neuropathological feature of the disease is the ...

Non-restraining EEG Radiotelemetry: Epidural and Deep Intracerebral Stereotaxic EEG Electrode Placement

Implantable EEG radiotelemetry is of central relevance in the neurological characterization of transgenic mouse models of neuropsychiatric and neurodegenerative diseases as well as epilepsies. This powerful technique does not only provide valuable insights into the underlying pathophysiological mechanisms, i.e., the etiopathogenesis of CNS related diseases, it also facilitates the development of new translational, i.e., therapeutic approaches. Whereas competing techniques that make use of recorder systems used in jackets or tethered systems suffer from their unphysiological restraining to semi-restraining character, radiotelemetric EEG recordings overcome these disadvantages. Technically, implantable EEG radiotelemetry allows for precise and highly sensitive measurement of epidural and deep, intracerebral EEGs under various physiological and pathophysiological conditions. First, we present a detailed protocol of a straight forward, successful, quick and efficient technique for epidural (surface) EEG recordings resulting in high-quality electrocorticograms. Second, we demonstrate how to implant deep, intracerebral EEG electrodes, e.g., in the hippocampus (electrohippocampogram). For both approaches, a computerized 3D stereotaxic electrode implantation system is used. The radiofrequency transmitter itself is implanted into a subcutaneous pouch in both mice and rats. Special attention also has to be paid to pre-, peri- and postoperative treatment of the experimental animals. Preoperative preparation of mice and rats, suitable anesthesia as well as postoperative treatment and pain management are described in detail.

Non-restraining EEG radiotelemetry is a valuable methodological approach to record in vivo long-term electroencephalograms from freely moving rodents. This detailed protocol describes stereotaxic epidural and deep intracerebral electrode placement in different brain regions in order to obtain reliable recordings of CNS rhythmicity and CNS related behavioral stages.

Non-retenue EEG télémesure: péridurale et Deep intracérébrale stéréotaxique EEG Placement des électrodes

Implantable EEG radiotelemetry is of central relevance in the neurological characterization of transgenic mouse models of neuropsychiatric and ...

Automated Analysis of C. elegans Swim Behavior Using CeleST Software

Dissecting the neuronal and neuromuscular circuits that regulate behavior remains a major challenge in biology. The nematode Caenorhabditis elegans has proven to be an invaluable model organism in helping to tackle this challenge, from inspiring technological approaches,&#160;building the human brain connectome, to actually shedding light on the specific molecular drivers of basic functional patterns. The bulk of the behavioral studies in C. elegans have been performed on solid substrates. In liquid, animals exhibit behavioral patterns that include movement at a range of speeds in 3D, as well as partial body movements, such as a posterior curl without anterior shape change, which introduce new challenges for quantitation. The steps of a simple procedure, and use of a software that enables high-resolution analysis of C. elegans swim behavior, are presented here. The software, named CeleST, uses a specialized computer program that tracks multiple animals simultaneously and provides novel measures of C. elegans locomotion in liquid (swimming). The measures are mostly grounded in animal posture and based on mathematics used in computer vision and pattern recognition, without computational requirements for threshold cut-offs. The software tool can be used to both assess overall swimming prowess in hundreds of animals from combined small batch trials and to reveal novel phenotypes even in well-characterized genetic mutants. The preparation of specimens for analysis with CeleST is simple and low-tech, enabling wide adaptation by the scientific community. Use of the computational approach described here should therefore contribute to the greater understanding of behavior and behavioral circuits in the C. elegans model.

Automated Analysis of C. elegans Swim Behavior Using CeleST Software

An efficient and simple methodology for computer-based analysis of nematode swimming behavior in liquid is described. The method requires little to no investment for C. elegans laboratories. The hardware used is standard, and the computer software for the behavioral analysis (CeleST) is an open source one.

Analyse automatisée de<em&gt; C. elegans</em&gt; Comportement Swim Utiliser Celest Software

Dissecting the neuronal and neuromuscular circuits that regulate behavior remains a major challenge in biology. The nematode Caenorhabditis elegans has ...

High-density Electroencephalographic Acquisition in a Rodent Model Using Low-cost and Open-source Resources

Advanced electroencephalographic analysis techniques requiring high spatial resolution, including electrical source imaging and measures of network connectivity, are applicable to an expanding variety of questions in neuroscience. Performing these kinds of analyses in a rodent model requires higher electrode density than traditional screw electrodes can accomplish. While higher-density electroencephalographic montages for rodents exist, they are of limited availability to most researchers, are not robust enough for repeated experiments over an extended period of time, or are limited to use in anesthetized rodents.1-3 A proposed low-cost method for constructing a durable, high-count, transcranial electrode array, consisting of bilaterally implantable headpieces is investigated as a means to perform advanced electroencephalogram analyses in mice or rats.

Procedures for headpiece fabrication and surgical implantation necessary to produce high signal to noise, low-impedance electroencephalographic and electromyographic signals are presented. While the methodology is useful in both rats and mice, this manuscript focuses on the more challenging implementation for the smaller mouse skull. Freely moving mice are only tethered to cables via a common adapter during recording. One version of this electrode system that includes 26 electroencephalographic channels and 4 electromyographic channels is described below.

Instructions for the low-cost construction and surgical implantation of a chronic transcranial high-density electroencephalographic montage into mice are provided. Signal recording, extraction, and processing techniques are also described.

Haute densité électroencéphalographie Acquisition dans un modèle Rongeur Utilisation de faible coût et Open-source Ressources

Advanced electroencephalographic analysis techniques requiring high spatial resolution, including electrical source imaging and measures of network ...

An Alternative Approach to Study Primary Events in Neurodegeneration Using Ex Vivo Rat Brain Slices

Despite&#160;numerous studies that attempt to develop reliable animal models&#160;which reflecting the primary processes underlying neurodegeneration, very few have been widely accepted. Here, we propose&#160;a new procedure&#160;adapted from the well-known ex vivo brain slice technique, which offers a closer in vivo-like scenario than in vitro preparations, for investigating the early events triggering cell degeneration, as observed in Alzheimer&#39;s disease (AD). This variation consists of simple and easily reproducible steps, which enable preservation of the anatomical cytoarchitecture of the selected brain region and its local functionality in a physiological milieu. Different anatomical areas can be obtained from the same brain, providing the opportunity to perform multiple experiments with the treatments in question in a site-, dose-, and time-dependent manner. Potential limitations&#160;which could affect the outcomes related to this methodology are related to the conservation of the tissue, i.e., the maintenance of its anatomical integrity during the slicing and incubation steps and the section thickness, which can influence the biochemical and immunohistochemical analysis. This approach can be employed for different purposes, such as exploring molecular mechanisms involved in physiological or pathological conditions, drug screening, or dose-response assays. Finally, this protocol could also reduce the number of animals employed in behavioral studies. The application reported here has been recently described and tested for the first time on ex vivo rat brain slices containing the basal forebrain (BF), which is one of the cerebral regions primarily affected in AD. Specifically, it has been demonstrated that the administration of a toxic peptide derived from the C-terminus of acetylcholinesterase (AChE) could prompt an AD-like profile, triggering, along the antero-posterior axis of the BF, a differential expression of proteins altered in AD, such as the alpha7 nicotinic receptor (&#945;7-nAChR), phosphorylated Tau (p-Tau), and amyloid beta (A&#946;).

An Alternative Approach to Study Primary Events in Neurodegeneration Using Ex Vivo Rat Brain Slices

We present a method which can&#160;provide further insights into the early events underlying neurodegeneration and based on the established ex-vivo brain technique, combining the advantages of in vivo and in vitro experiments. Moreover, it represents a unique opportunity for direct comparison of treated and untreated group in the same anatomical plane.

Une autre approche pour étudier les événements primaires dans la neurodégénérescence utilisant des coupes de cerveau de Rat Ex Vivo

Despite&#160;numerous studies that attempt to develop reliable animal models&#160;which reflecting the primary processes underlying neurodegeneration, ...

Stereotaxic Surgery for Implantation of Microelectrode Arrays in the Common Marmoset (Callithrix jacchus)

Marmosets (Callithrix jacchus) are small non-human primates that are gaining popularity in biomedical and preclinical research, including the neurosciences. Phylogenetically, these animals are much closer to humans than rodents. They also display complex behaviors, including a wide range of vocalizations and social interactions. Here, an effective stereotaxic neurosurgical procedure for implantation of recording electrode arrays in the common marmoset is described. This protocol also details the pre- and postoperative steps of animal care that are required to successfully perform such a surgery. Finally, this protocol shows an example of local field potential and spike activity recordings in a freely behaving marmoset 1 week after the surgical procedure. Overall, this method provides an opportunity to study the brain function in awake and freely behaving marmosets. The same protocol can be readily used by researchers working with other small primates. In addition, it can be easily modified to allow other studies requiring implants, such as stimulating electrodes, microinjections, implantation of optrodes or guide cannulas, or ablation of discrete tissue regions.

Stereotaxic Surgery for Implantation of Microelectrode Arrays in the Common Marmoset Callithrix jacchus

This work presents a protocol to perform a stereotaxic, neurosurgical implantation of&#160;microelectrode arrays in the common marmoset. This method specifically enables electrophysiological recordings in freely behaving animals but can be easily adapted to any other similar neurosurgical intervention in this species (e.g., cannula for drug administration or electrodes for brain stimulation).

Chirurgie stéréotaxique pour l'implantation de microélectrodes Arrays dans le Marmoset commun (Callithrix jacchus)

Marmosets (Callithrix jacchus) are small non-human primates that are gaining popularity in biomedical and preclinical research, including the ...

An Open-Source Virtual Reality System for the Measurement of Spatial Learning in Head-Restrained Mice

Head-restrained behavioral experiments in mice allow neuroscientists to observe neural circuit activity with high-resolution electrophysiological and optical imaging tools while delivering precise sensory stimuli to a behaving animal. Recently, human and rodent studies using virtual reality (VR) environments have shown VR to be an important tool for uncovering the neural mechanisms underlying spatial learning in the hippocampus and cortex, due to the extremely precise control over parameters such as spatial and contextual cues. Setting up virtual environments for rodent spatial behaviors can, however, be costly and require an extensive background in engineering and computer programming. Here, we present a simple yet powerful system based upon inexpensive, modular, open-source hardware and software that enables researchers to study spatial learning in head-restrained mice using a VR environment. This system uses coupled microcontrollers to measure locomotion and deliver behavioral stimuli while head-restrained mice run on a wheel in concert with a virtual linear track environment rendered by a graphical software package running on a single-board computer. The emphasis on distributed processing allows researchers to design flexible, modular systems to elicit and measure complex spatial behaviors in mice in order to determine the connection between neural circuit activity and spatial learning in the mammalian brain.

Here, we present a simplified open-source hardware and software setup for investigating mouse spatial learning using virtual reality (VR). This system displays a virtual linear track to a head-restrained mouse running on a wheel by utilizing a network of microcontrollers and a single-board computer running an easy-to-use Python graphical software package.

Un système de réalité virtuelle open-source pour la mesure de l’apprentissage spatial chez des souris retenues par la tête

Head-restrained behavioral experiments in mice allow neuroscientists to observe neural circuit activity with high-resolution electrophysiological and ...

Open-Source Real-Time Closed-Loop Electrical Threshold Tracking for Translational Pain Research

Nociceptors are a class of primary afferent neurons that signal potentially harmful noxious stimuli. An increase in nociceptor excitability occurs in acute and chronic pain conditions. This produces abnormal ongoing activity or reduced activation thresholds to noxious stimuli. Identifying the cause of this increased excitability is required for the development and validation of mechanism-based treatments. Single-neuron electrical threshold tracking can quantify nociceptor excitability. Therefore, we have developed an application to allow such measurements and demonstrate its use in humans and rodents. APTrack provides real-time data visualization and action potential identification using a temporal raster plot. Algorithms detect action potentials by threshold crossing and monitor their latency after electrical stimulation. The plugin then modulates the electrical stimulation amplitude using an up-down method to estimate the electrical threshold of the nociceptors. The software was built upon the Open Ephys system (V0.54) and coded in C++ using the JUCE framework. It runs on Windows, Linux, and Mac operating systems. The open-source code is available (<a data-saferedirecturl="https://www.google.com/url?q=https://github.com/Microneurography/APTrack&amp;source=gmail&amp;ust=1680789829274000&amp;usg=AOvVaw0nMk9J_EI2jUn8SlmC5JJm" href="https://github.com/Microneurography/APTrack" target="_blank">https://github.com/Microneurography/APTrack</a>). The electrophysiological recordings were taken from nociceptors in both a mouse skin-nerve preparation using the teased fiber method in the saphenous nerve and in healthy human volunteers using microneurography in the superficial peroneal nerve. Nociceptors were classified by their response to thermal and mechanical stimuli, as well as by monitoring the activity-dependent slowing of the conduction velocity. The software facilitated the experiment by simplifying the action potential identification through the temporal raster plot. We demonstrate real-time closed-loop electrical threshold tracking of single-neuron action potentials during&#160;in vivo&#160;human microneurography, for the first time, and during&#160;ex vivo&#160;mouse electrophysiological recordings of C-fibers and A&#948;-fibers. We establish proof of principle by showing that the electrical threshold of a human heat-sensitive C-fiber nociceptor is reduced by heating the receptive field. This plugin enables the electrical threshold tracking of single-neuron action potentials and allows the quantification of changes in nociceptor excitability.

APTrack is a software plugin developed for the Open Ephys platform that enables real-time data visualization and the closed-loop electrical threshold tracking of neuronal action potentials. We have successfully used this in microneurography for human C-fiber nociceptors and mouse C-fiber and A&#948;-fiber nociceptors.

Suivi de seuil électrique en boucle fermée en temps réel open source pour la recherche translationnelle sur la douleur

Nociceptors are a class of primary afferent neurons that signal potentially harmful noxious stimuli. An increase in nociceptor excitability occurs in ...