Il metodo consente il monitoraggio di popolazioni neuronali grandi e distribuite in giorni, settimane o mesi, ponendo domande su come queste popolazioni cambiano e supportano le funzioni cognitive a portata di mano. L'impianto di più dispositivi polimerici e la relativa costruzione dell'impianto si combinano per creare una piattaforma di registrazione in grado di registrazioni ad alto numero di canali, multi-regione, a lungo termine, continue e stabili. A dimostrare la procedura sarà Clay Smyth, un tecnico del mio laboratorio.
Per preparare gli array di elettrodi polimerici per l'inserimento, inserire una vite attraverso fori allineati orientati verticalmente nei due pezzi di inserimento per bloccarli insieme e tenere i pezzi in una morsa. Attaccare il nastro a doppia parte alla parte superiore del secondo pezzo e attaccare il pezzo stabilizzante all'estremità del primo pezzo. Il pezzo stabilizzante sarà tenuto in posizione per attrito.
Allineare manualmente l'array di elettrodi e collegare la navetta di inserimento al segmento finale stretto del primo pezzo. Quando la sonda è allineata con l'asse longitudinale del pezzo uno, aderire al connettore array al nastro poliammide a doppia fronte sulla parte piatta del pezzo due. Con le forcep con punta in plastica, che collegano solo l'ala poliammide attaccata al nastro array, sollevare la punta del dispositivo di array di elettrodi shuttle di inserimento dal pezzo uno all'esterno del pezzo stabilizzante.
Applicare 10 microlitri di un adesivo adatto alla fine del primo pezzo. Utilizzando le forcep con punta in plastica per contattare solo l'ala di poliammide attaccata al nastro dell'array, utilizzare la linguetta quadrata della navetta di inserimento per riallineare il dispositivo con lo stretto segmento del pezzo uno. Manipolare il lato dello shuttle di silicio o il piolo per effettuare piccole regolazioni di allineamento, facendo attenzione a evitare di applicare una forza eccessiva al nastro o ai gambo.
Quindi utilizzare le forcep per applicare una leggera pressione verso il basso su entrambi i lati del pezzo stabilizzante e rimuovere il pezzo stabilizzante dall'assieme senza spostare l'array. Quindi, impostare il micro manipolatore del primo pezzo su una posizione estesa. Il pistone scorrerà verso una profondità terminale all'interno del pezzo uno.
Caricare pezzi uno e due sul pistone di retrazione. Impostare il micro manipolatore del terzo pezzo su una posizione retrattile. Montare il secondo pezzo all'interno della parte superiore del pezzo tre con i fori allineati e caricare il pezzo tre sul pistone del micro manipolatore di inserimento.
Avvitare i pezzi in posizione sul lato inferiore del pezzo tre e caricare e avvitare pezzi due e tre insieme in modo che lo spostamento del micro manipolatore di inserimento sposti l'intero apparato di inserimento. Rimuovere la vite che tiene insieme pezzi uno e due. Quindi inserire la vite nel foro laterale del pezzo uno perpendicolare al binario del pistone fino a quando la vite non applica pressione sul pistone per assicurarsi che il pezzo si muova in base al pistone retrattile.
Il pezzo uno dovrebbe muoversi indipendentemente dal pezzo due, consentendo una retrazione separata della navetta di inserimento dall'apparecchio. Al termine della costruzione del dispositivo, visualizzando l'inserimento al microscopio stereo, abbassare rapidamente lo strumento stereotattico a 25 micrometri al secondo. Il dispositivo non penetrerà immediatamente nel cervello.
Il grado di resistenza e fossette dipenderà dalla posizione di destinazione e dal design del dispositivo. Una volta che il dispositivo è penetrato nel cervello, passare la velocità del micro manipolatore a 10 micrometri al secondo e abbassare il dispositivo a uno o due millimetri sopra la profondità di destinazione, visualizzando le ali del dispositivo e il punto di inserimento durante l'abbassamento per evitare il distacco prematuro dell'array shuttle. Quando il dispositivo raggiunge da uno a 0,5 millimetri sopra la profondità di destinazione, rallentare l'inserimento a cinque micrometri al secondo.
E poi, quando il dispositivo è a 500 micrometri di distanza dal bersaglio, rallentare l'inserimento a uno o due micrometri al secondo. Quando viene raggiunta la profondità di destinazione, asciugare il punto di attacco sul pezzo base se necessario e quindi ancorare entrambe le ali di poliammide ai siti di fissaggio del pezzo base con un adesivo adatto. Prima della dissoluzione, il piolo apparirà come una massa globulare seduta in cima all'array e all'interfaccia shuttle di inserimento.
Per sciogliere il piolo, gocciolare delicatamente la temperatura corporea sull'array nel punto in cui il piolo viene aderito alla navetta. Quando il piolo si è completamente sciolto, i confini dell'array saranno percepibili dalla navetta e dal pezzo uno. Dopo che l'array è stato fissato in posizione, utilizzare il micromanipolatore di retrazione per ritirare lentamente la navetta di inserimento, continuando ad applicare singole gocce di soluzione salina sull'array mentre viene retrattile alle stesse velocità di retrazione dell'inserimento del dispositivo, osservando l'interfaccia tra l'array e la navetta di inserimento durante la retrazione.
Man mano che viene ritirata, la navetta si separerà visibilmente dall'array di polimeri, che apparirà giallo traslucido tra i gambo della navetta di inserimento. Quando il dispositivo è stato completamente retratto, spostare il connettore dell'array dal pezzo due a una posizione che non interferisca con gli inserimenti successivi. L'array di elettrodi polimerici verrà inserito nel cervello e non più collegato allo strumento stereotattico.
Rimuovere la navetta di inserimento e altro hardware di inserimento. Se necessario, eseguire inserimenti aggiuntivi. Per la costruzione dell'impianto, dopo l'inserimento dell'array finale, svuotare la salina dal pezzo base, facendo attenzione a non interrompere gli array o i nastri impiantati.
Riempire le craniectomie e il pezzo base con un adeguato sigillante uditivo artificiale. E permettere al sigillante di curare. Posizionare i connettori hardware dove non interferiscono e, se necessario, eseguire più inserimenti.
Orientare e collegare in modo appropriato i connettori dell'array all'hardware di registrazione, in modo che i nastri si trovano nella posizione finale desiderata. Infine, racchiudere i nastri dal punto in cui lasciano il sigillante uditivo artificiale alle estremità del connettore in un gel di silicone più viscoso. Seguendo questo protocollo, una registrazione rappresentativa di impianti neurali a 1.024 canali ha prodotto 375 unità singole.
In questo esperimento, la longevità di registrazione per una singola unità è stata mantenuta per almeno 160 giorni in dati da 19 dispositivi su tre ratti diversi. Dei 15 dispositivi funzionali, è stata acquisita una media di rendimento di registrazione di circa una singola unità per canale e i singoli dispositivi hanno avuto rese di poche unità singole fino a circa due unità per canale. Durante l'inserimento del dispositivo, è importante assicurarsi che la navetta array sia asciutta.
In caso di inserimento, è molto probabile che l'array si distacci dallo shuttle durante il tentativo di inserimento. La tecnica è compatibile con altre modalità di registrazione, inclusi i micro fili, nonché con manipolazioni, tra cui la simulazione elettrica e l'optogenetica. Questa tecnica ci permette di registrare dagli stessi neuroni in molti giorni, rendendo possibile capire come cambiano le risposte nel tempo.
