O método permite o monitoramento de grandes populações neuronais distribuídas ao longo de dias, semanas ou meses, colocando questões de como essas populações mudam e suportam funções cognitivas ao alcance. A implantação de múltiplos dispositivos de polímero e a construção de implantes relacionados combinam-se para fazer uma plataforma de gravação capaz de alta contagem de canais, multi-região, longterm, gravações contínuas e estáveis. Demonstrando o procedimento estará Clay Smyth, um técnico do meu laboratório.
Para preparar as matrizes de eletrodos de polímero para inserção, insira um parafuso através de orifícios verticalmente orientados nas duas peças de inserção para trancá-las e segurar as peças em um vício. Conecte fita dupla face à parte superior da segunda peça e conecte a peça estabilizadora ao final da primeira peça. A peça estabilizadora será mantida no lugar por atrito.
Alinhe manualmente a matriz do eletrodo e conecte a nave de inserção ao segmento final estreito da primeira peça. Quando a sonda estiver alinhada com o eixo longitudinal da peça um, adere ao conector de matriz à fita de dupla face de poliamida na porção plana da peça dois. Com fórceps de ponta de plástico, conectando apenas a asa de poliamida presa à fita de matriz, levante a ponta do dispositivo de matriz de eletrodo de inserção da peça um para o exterior da peça estabilizadora.
Aplique 10 microliters de um adesivo adequado ao final da primeira peça. Usando as fórceps de ponta de plástico para contatar apenas a asa de poliamida presa à fita de matriz, use a aba quadrada da nave auxiliar de inserção para realinhar o dispositivo com o segmento estreito da peça um. Manipule o lado da nave de silício ou o pino para fazer pequenos ajustes de alinhamento, tomando cuidado para evitar aplicar força excessiva na fita ou hastes.
Em seguida, use os fórceps para aplicar uma pressão suave para baixo em ambos os lados da peça estabilizadora e remova a peça estabilizadora do conjunto sem mover a matriz. Em seguida, coloque o micro manipulador da primeira peça em uma posição estendida. O pistão deslizará para uma profundidade terminal dentro da peça um.
Carregue as peças um e dois no pistão de retração. Coloque o micro manipulador da terceira peça em uma posição retraída. Coloque a segunda peça na parte superior da peça três com os orifícios alinhados e carregue a peça três no pistão micro manipulador de inserção.
Enrosque as peças no lugar na parte inferior da peça três, e carregue e enraça as peças dois e três juntos para que mover o micro manipulador de inserção mova todo o aparelho de inserção. Remova o parafuso que mantém as peças um e dois juntos. Em seguida, insira o parafuso no orifício lateral da peça um perpendicular à faixa do pistão até que o parafuso aplique pressão sobre o pistão para garantir que a peça se mova de acordo com o pistão retraído.
A peça deve mover-se independentemente da peça dois, permitindo uma retração separada da nave auxiliar de inserção do aparelho. Quando a construção do dispositivo estiver concluída, visualizando a inserção sob um microscópio estéreo, baixe rapidamente o instrumento estereotático a 25 micrômetros por segundo. O dispositivo não penetrará no cérebro imediatamente.
O grau de resistência e dimpling dependerá do local de destino e do design do dispositivo. Uma vez que o dispositivo tenha penetrado o cérebro, mude a velocidade do micro manipulador para 10 micrômetros por segundo e baixe o dispositivo para um a dois milímetros acima da profundidade do alvo, visualizando as asas do dispositivo e o ponto de inserção durante a redução para evitar o descolamento prematuro da matriz de transporte. Quando o dispositivo atingir entre um e 0,5 milímetros acima da profundidade do alvo, diminua a inserção para cinco micrômetros por segundo.
E então, quando o dispositivo está a 500 micrômetros de distância do alvo, diminua a inserção para um a dois micrômetros por segundo. Quando a profundidade do alvo for atingida, seque o ponto de fixação na peça base conforme necessário e, em seguida, ancore ambas as asas de poliamida nos locais de fixação da peça base com um adesivo adequado. Antes da dissolução, o pino aparecerá como uma massa globular sentada no topo da matriz e da interface de transporte de inserção.
Para dissolver o pino, gotejar suavemente a temperatura do corpo salina na matriz no ponto em que o pino é aderido à nave auxiliar. Quando o pino tiver totalmente dissolvido, os limites da matriz serão perceptíveis da nave auxiliar e da peça um. Depois que o array for fixado no lugar, use o micromanipulador de retração para retirar lentamente o transporte de inserção, continuando a aplicar gotas individuais de soro fisiológico na matriz, pois está sendo retraída nas mesmas taxas de retração que o dispositivo foi inserido, observando a interface entre a matriz e a nave auxiliar de inserção durante a retração.
Como é retraído, a nave auxiliar se separará visivelmente da matriz de polímeros, que aparecerá em amarelo translúcido entre as hastes da nave auxiliar de inserção. Quando o dispositivo estiver totalmente retraído, mova o conector de matriz da peça dois para um local que não interferirá com as inserções subsequentes. A matriz de eletrodos de polímero será inserida no cérebro e não mais conectada ao instrumento estereotático.
Remova a nave de inserção e outros equipamentos de inserção. Se necessário, realize inserções adicionais. Para a construção do implante, após a inserção final da matriz, salina vazia da peça base, tomando cuidado para não interromper as matrizes ou fitas implantadas.
Encha as craniectomias e a peça base com um selante duradouro artificial apropriado. E permitir que o selante cure. Coloque os conectores de hardware onde eles não interferirão e, se necessário, realize várias inserções.
Oriente e conecte adequadamente os conectores de matriz ao hardware de gravação, de modo que as fitas estejam na posição final desejada. Por fim, encite as fitas do ponto em que deixam o selante dural artificial para as extremidades do conector em um gel de silicone mais viscoso. Seguindo este protocolo, um registro representativo de implante neural de 1.024 canais rendeu 375 unidades únicas.
Neste experimento, a longevidade de gravação de uma única unidade foi mantida por pelo menos 160 dias em dados de 19 dispositivos em três ratos diferentes. Dos 15 dispositivos funcionais, foi adquirida uma média de rendimento de gravação de aproximadamente uma única unidade por canal, e dispositivos individuais apresentaram rendimentos de algumas unidades únicas até aproximadamente duas unidades por canal. Durante a inserção do dispositivo, é importante ter certeza de que o transporte de matriz está seco.
Se não for, há uma alta probabilidade de que a matriz se desprende da nave auxiliar durante a tentativa de inserção. A técnica é compatível com outras modalidades de gravação, incluindo micro fios, bem como com manipulações, incluindo simulação elétrica e optogenética. Essa técnica nos permite gravar a partir dos mesmos neurônios ao longo de muitos dias, tornando possível entender como as respostas mudam ao longo do tempo.
