TD Drive: Davranan ve Uyuyan Sıçanlarda Çok Alanlı Elektrofizyolojik Kayıtlar için Parametrik, Açık Kaynaklı Bir İmplant

Özet

Burada, sıçanlar için benzersiz, 3D yazdırılabilir bir implant sunuyoruz, TD Drive adlı, simetrik, iki taraflı tel elektrot kayıtları yapabilen, şu anda aynı anda on dağıtılmış beyin bölgesinde bulunuyor.

Özet

Birden fazla beyin alanı arasındaki karmaşık etkileşimler, beyne atfedilen çoğu işlevin altında yatar. Öğrenme sürecinin yanı sıra anıların oluşumu ve pekiştirilmesi, beyindeki işlevsel bağlantıya büyük ölçüde dayanan iki örnektir. Ek olarak, yarım küre benzerliklerini ve / veya farklılıklarını araştırmak, bu çok alanlı etkileşimlerle el ele gider. Bu karmaşık süreçleri daha da aydınlatmaya çalışan elektrofizyolojik çalışmalar, bu nedenle, beyin aktivitesinin aynı anda ve sıklıkla iki taraflı bir şekilde birden fazla yerde kaydedilmesine bağlıdır. Burada, şu anda aynı anda on dağıtılmış beyin bölgesinde simetrik, iki taraflı tel elektrot kayıtları yapabilen TD Drive adlı sıçanlar için 3D yazdırılabilir bir implant sunulmaktadır. Açık kaynaklı tasarım, parametrik tasarım ilkeleri kullanılarak oluşturuldu ve potansiyel kullanıcıların, kayıt elektrot konumlarının ön-arka ve mediolateral koordinatları gibi üst düzey parametreleri basitçe ayarlayarak sürücü tasarımını ihtiyaçlarına göre kolayca uyarlamalarına olanak tanıdı. İmplant tasarımı, farklı görevleri yerine getiren n = 20 Lister Hooded sıçanda doğrulandı. İmplant, bağlı uyku kayıtları ve açık alan kayıtları (Nesne Keşfi) ile ve ayrıca iki farklı ticari kayıt sistemi ve headstage kullanılarak büyük bir labirentte kablosuz kayıt ile uyumluydu. Bu nedenle, burada sunulan, hızlı hazırlık ve implantasyonu kolaylaştıran yeni bir elektrofizyolojik implantın uyarlanabilir tasarımı ve montajıdır.

Giriş

Uyanma ve uyku sırasındaki beyin etkileşimlerinin çok alanlı doğası, devam eden fizyolojik süreçleri kapsamlı bir şekilde incelemeyi zorlaştırır. Fonksiyonel MRI (fMRI) ve fonksiyonel ultrason (fUS) gibi yaklaşımlar, tüm beyinlerden beyin aktivitesinin örneklenmesine izin verirken, ^1,2, hemodinamik aktiviteden beyin aktivitesini çıkarmak için nörovasküler eşleşmeden yararlanır ve zamansal çözünürlüklerini sınırlar². Ek olarak, fMRI, araştırma konusunun bir MRI tarayıcısına yerleştirilmesini gerektirir ve serbestçe hareket eden hayvanlarla deney yapılmas....

Protokol

Bu çalışma, Hollanda Merkez Komiserliği Dierproeven (CCD) tarafından onaylanmış ve Hayvanlar Üzerinde Deneyler Yasası'na (protokol kodları: 2020-0020-006 ve 2020-0020-010) göre yürütülmüştür. Varışta 9-12 haftalık erkek Lister Hooded sıçanlar kullanıldı. Protokolde kullanılan reaktifler ve ekipman Malzeme Tablosunda listelenmiştir. Sürücü oluşturma sürecinin adımları için Ek Şekil 1 ve Ek Şekil 2'ye bakın.

1. 3D modellerin ve elektrot arayüz kartı (EIB) verilerinin ayarlanması ve oluşturulması

1. Autodesk Fusion'da sürücü gövdesi tas....

Tartışmalar

Bu makalede, serbestçe hareket eden sıçanlar için iki taraflı, simetrik çok alanlı tel elektrot kayıtları için uyarlanabilir bir implant sunulmaktadır.

Önceden tanımlanmış parametreleri değiştirerek implantı kolayca ayarlama yeteneği, TD Drive'ın yaratılmasının motivasyonlarından biriydi. Parametreleri değiştirme esnekliğini en üst düzeye çıkarmayı hedeflerken, aralarındaki ilişkilerdeki içsel kısıtlamalar zorunlu olarak bu.......

Malzemeler

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