Проектирование и строительство Рентабельность Headstage для синхронного нервного возбуждения и запись в водном лабиринте

Резюме

Мы представляем недорогой метод для проектирования и строительства свет headstage предварительного усилителя системы с одновременной записью и нейронной стимуляции возможности. Это устройство может быть водонепроницаемым для использования в плавательных животных.

Аннотация

Headstage предусилители и источник последователи обычно используются для исследования нейронной активности в поведенческих экспериментов нейрофизиологии. Доступные коммерческие продукты часто дорогие, не легко настраивается, а не погружные. Здесь мы опишем метод на проектирование и строительство индивидуальных, интегрированных headstage схему для одновременной 4-канальной записи нейронных и 2-канальный моделирования в бодрствует, поведение животных. Headstage разработан с использованием свободных, коммерчески доступных CAD-типа конструкции упаковки, и может быть изменен легко для размещения различных масштабов (например, для добавления каналов). Индивидуальные печатная плата построена с использованием поверхностного монтажа резисторов, конденсаторов и усилителей для построения источник единичного усиления последователем цепи. Headstage сделана водонепроницаемой при сочетании эпоксидной смолы, парафильмом и синтетические замазки резины. Мы успешно использовали это устройство для записи локальных потенциалов поля и стимулируют различные области мозга одновременно через независимых каналов у крыс, купание в водном лабиринте. Общая стоимость <$ 30/unit и могут быть изготовлены с готовностью.

протокол

1. Дизайн и изготовление Headstage Обзор

Завершено headstage предварительного усилителя Система состоит из следующих компонентов:

1. Компьютер, созданный интегрированных плат с четырьмя каналами записи и два канала стимуляции.
2. Электроды, которые передают записи и стимулирование каналов к соответствующим разъемам на сцене головы животных.
3. Кабеля и троса интерфейс, реле записи и стимулирование каналов фазным коммутатор.
4. Две формы гидроизоляции на голове сцене и на интегральной схемы.

2. Дизайн и верстка Headstage

Мы разработали интегрированные печатные платы с 4 источника последователей и 2 проходят через стимуляцию каналов с использованием коммерчески доступных САПР пакет (www.expresspcb.com). Один headstage предназначен, и шаблон накладывается с другой больше листа плату предоставить много headstages по более низкой цене. Файл CAD передается на печатной плате (PCB) производство услуг, где двухсторонний, две доски слой печатаются с использованием верхнего и нижнего слоев меди с покрытием все дыры до конца. Платах используется олово / свинец припой покрытие трасс и площадок, что соответствует отраслевым стандартом FR-4 ламината. Печатной плате могут быть заказаны и отправлены на следующий рабочий день. Индивидуальные headstages вырезаны из больших черепичные лист печатных плат и электронных компонентов, связанных с припоем. Например расположение headstage, используемые в настоящем протоколе показано (рис. 1). Пожалуйста, смотрите сайте производителя для получения подробных инструкций и советов по проектированию печатных плат.

3. Подготовка и пайки электронных компонентов

Все электронные компоненты, используемые в настоящем протоколе, имеют устройства для поверхностного монтажа (SMD) типа. След каждого типа устройств (резистор, конденсатор и т.д.) был выбран для минимизации неиспользуемого пространства на headstage, но больше SMD компоненты могут быть использованы при необходимости.

1. Организуйте свои компоненты на плате и подготовить их к пайке.
2. Нанесите небольшое количество припоя на олово / свинец площадки для пайки и довести кончике пайки железа близко, чтобы расплавить и придерживаться припоя на площадку.
3. Припой конденсаторов во-первых, резисторы следующий, а затем операционных усилителей.
4. Операционные усилители могут быть уничтожены за отопление. Мы использовали переменную тепла пайки пушки и низкий тепла, необходимое для расплава припоя. Минимизировать время нагрева используется, чтобы сделать хорошее соединение припоя. Мы обнаружили, что удобно для создания небольшого водоема припоя, которая впадает в след площадки с применением припоя вдоль связи или власти следы.
5. Испытание, что сопротивление по всей вашей резисторов соответствует ожидаемому значению с помощью омметра.
6. Осмотрите каждую площадку тесно обеспечить, чтобы ни припой подключении или моста смежных колодки. Если есть припой моста, тепло-и расплава припоя и использовать пинцет сломать мост.

4. Ассамблеи и изготовление имплантатов и Tether Интерфейсы

1. Вставьте 23 Ga подкожные трубы в одну из неиспользуемых портов в 9-контактный разъем ABS для механической поддержки.
2. Вырезать шесть 1 см длины кусков изолированные магнитные провод для подключения женский AMPHENOL контакты к разъему ABS.
3. Припой женский выводы с использованием магнитной проволокой небольшое количество припоя в каждый контакт, и при нагревании булавку из наконечника.
4. Припой другом конце каждого магнитного провода в розетки ABS.
5. Позиция мужской - женский контакты MillMax над площадки на тросе стороне headstage, и отжать через контакты печатной платы для обеспечения давления нужным. Затем, припой каждого вывода на каждый пэд по порядку.
6. Установите гайку на нейронных разъем имплантата и олл женский контактов в нужный слот на пластиковом основании.
7. Применение акрилового клея (клей Krazy) к началу разъем розетка ABS и закрепить ее на базе headstage. Клей 23Ga трубки троса стороне headstage за поддержку.

5. Гидроизоляция Headstage

1. Для водонепроницаемый headstage, накрыть весь интегральной схемы и любой открытых металлических поверхностей с 5 минут эпоксидной смолы. Разрешить 5-10 минут для начальной сушки, и 60 минут для постоянного сушки.
2. Шпаклевки Плакат Tack должны применяться к поверхности 9-контактный разъем ABS вокруг самки контакты выступающих из животного конца.
3. Для максимального гидроизоляции, ABS гнездо и разъем АБС должны быть сопряжены и кольцевой гайки должны быть затянуты. Небольшую полоску парафильмом должны быть обернуты вокруг интерфейс, чтобы вода не связавшись с контактными разъемами.

Секреты успеха

1. При пайке операционный усилитель, не перегреваются пластиковый пакет. Если естьвидна горения или плавления, удалить операционного усилителя и замените его. Применение слишком много тепла может привести к повреждению ОУ без видимых плавления. Испытание каждого канала с функцией генератора после пайки.
2. Убедитесь Есть нет бродячих соединения или перемычек на headstage. Припой фитиль может быть использована для удаления компонентов или бродячих припоя.

6. Представитель Результаты

Хорошую запись будет следовать сигнала источника входного сигнала, не разрезая и выходить во время движения. Для проверки headstage, пользователь должен использовать функцию генератора в качестве вклада в каждой записи контактных и оценивать сигналы в заголовке Милль конце выход Макс. Физически движущихся headstage не должны влиять на форму записанного сигналов.

Рисунок 1. (А) Схематическое изображение верхнего слоя печатной платы (PCB). Красные линии обозначают медь следы. Желтые линии указывают опциональные шелкография слоя для позиционирования электронные компоненты. Показаны оперативного размещения усилителя (центральный желтый квадрат), резисторов (меньше желтые квадраты) и конденсаторов (маленький желтый квадрат). (Б) Схематическое изображение нижний слой печатной платы. Зеленые линии показывают меди следов. Большие зеленые заполнены область представляет землю тарелку. Файл модели этой схеме предоставляется для скачивания.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Обсуждение

Вода лабиринт поведенческой задачи обеспечения эффективных инструментов зонд животных познавательные способности и представления в режиме реального времени ^1. Использование легких и экономически эффективным предусилители headstage особенно важно в поведенческой нейрофизиологии...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Материалы

Name	Company	Catalog Number	Comments
Custom designed Integrated Circuit Board	ExpressPCB.com	Custom	2 layer double sided PCB
Surface mount Resistors	Mouser Electronics	RK73B1JTTDD156J	1/10 W, 15 M Ohm 0603, Thick film
SMD Capacitors	Newark Inc	0402YD104KAT2A	0.1 uF (0402)
SMD Operational Amplifier (quad FET)	Mouser Electronics	595-TLC2274AIPW	Quad FET - low noise
9 pin ABS socket	Ginder Scientific	GS09SKT-220	For animal connection
9-pin ABS Plug	Ginder Scientific	GS09PLG-220	To be implanted in animal
Black Delrin Ring Nut	Ginder Scientific	GS09BDN-220
Black Delrin Cap Nut	Ginder Scientific	GS09BDC-220	For protecting animal’s implant
Amphenol pins (male)	Ginder Scientific	220-P02
Amphenol pins (female)	Ginder Scientific	220-S02
5-minute epoxy	Devcon Inc.	S-208 / 20845
Poster Tack Putty	Elmer’s	026000015318
Rosin Core Solder	Radio Shack	64-009
Soldering Iron	Weller	Pyropen WSTA6	(adjustable heat)
Metal tweezers	Fine Science Tools	Size 5
Parafilm sheets	American National Can	Parafilm 4" x 250’
Magnet wire	Belden	8052	Enamel Coated
Ammeter/ Multimeter	Fluke Biomedical	77 Multimeter
Millmax Double Row Headers	Mill-Max	575 - 002101	0.05"
Solder Wick	Chemtronics	7-10L	0.75 in.